[发明专利]一种用于提高声波测温系统测量精度的修正装置及方法

权利要求书

1.一种用于提高声波测温系统测量精度的修正装置，其特征在于，包括：声波信号发射模块、声波信号接收模块、路径声速计算模块、烟气温度计算模块、温度场还原模块、烟气成分测量模块和气体常数修正模块，所述声波信号发射模块依次与声波信号接收模块、路径声速计算模块和烟气温度计算模块连接，烟气成分测量模块与气体常数修正模块连接再连接烟气温度计算模块，烟气温度计算模块与温度场还原模块连接；

通过引入烟气成分测量模块和气体常数修正模块得到测量区域平均烟气成分实时反馈信号，烟气温度计算模块与气体常数修正模块构成参数循环，通过设置初参数并实施迭代计算完成收敛并获得最终修正后的烟气温度，通过温度场还原模块进行温度场还原，获取炉膛截面温度场数据。

2.根据权利要求1所述的一种用于提高声波测温系统测量精度的修正装置，其特征在于，所述声波信号发射模块包括沿信号传输方向依次连接的信号发生电路、信号放大电路、信号输出设备、信号记录电路，所述信号输出设备采用气动发声器或电动发声器，信号输出设备设有3个且分别布置于垃圾焚烧炉第一通道前墙及左右墙。

3.根据权利要求1所述的一种用于提高声波测温系统测量精度的修正装置，其特征在于，所述声波信号接收模块包括与声波信号发射模块的信号输出设备连接的信号接收设备，所述信号接收设备设有9个，信号接收设备与信号输出设备之间共18条声波传输路径。

4.根据权利要求1所述的一种用于提高声波测温系统测量精度的修正装置，其特征在于，所述烟气成分测量模块包括采样管、烟气混合器、伴热管线、烟气预处理、烟气分析仪，所述采样管共10根，垃圾焚烧炉第一通道左墙和右墙分别布置3根采样管，垃圾焚烧炉第一通道前墙和后墙分别布置2根采样管，其中后墙布置的2根采样管分别从左、右墙进入，贴着后墙延伸至布置位置，穿过垃圾焚烧炉第一通道与垃圾焚烧炉第二通道的隔墙进入第一通道。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种用于提高声波测温系统测量精度的修正装置的修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)初始数据获取

声波从信号发射模块发出，经过18条声波传输路径传输至信号接收模块，通过路径声速计算模块计算各条声波传输路径的声波飞渡时间，通过信号接收设备与信号输出设备之间的距离及声波信号飞渡时间计算声波平均传播速度：

c＝l/t (1)

式中，c为声波平均传播速度，单位为m/s；

l为信号接收设备与信号输出设备之间的距离，单位为m；

t为声波信号飞渡时间，单位为s；

烟气温度计算模块根据初始气体常数Z₀计算得到初始烟气温度T₀：

T₀＝(c/Z₀)² (2)

式中，T₀为初始烟气温度，单位为K；

Z₀为初始气体常数，单位为m/(K^0.5·s)；

2)烟气成分分析及计算

烟气成分测量模块通过10根采样管抽取并混合后测量截面平均气体成分，获得测量区域烟气各组分体积浓度后上传至气体常数修正模块进行处理，得出修正后气体常数；

3)迭代计算

烟气温度计算模块与气体常数修正模块构成参数循环，通过设置初参数并实施迭代计算完成收敛并获得最终修正后的烟气路径平均温度；

根据步骤2)计算得出的修正后气体常数计算得到修正后的烟气路径平均温度：

T_j＝(c/Z_j)² (8)

式中，T_j为第j次修正后的烟气路径平均温度，j≥1，单位为K；

Z_j为第j次修正计算气体常数，单位为m/(K^0.5·s)；

前后两次修正后的烟气温度不一致时，T_j≠T_j-1，将修正后的烟气温度带入步骤2)进行迭代计算；

4)结果分析

当连续两次迭代计算结果相等时，T_j＝T_j-1，获得所需最终修正烟气温度T_c＝T_j＝T_j-1，最终修正气体常数Z_c＝Z_j＝Z_j-1，最终修正系数k＝T_c/T₀；

5)温度场还原

烟气温度计算模块将数据传送至温度场还原模块进行处理，温度场还原模块采用修正后烟气平均温度对测量截面温度场进行还原，获取炉膛截面温度场数据，完成一次完整的烟气温度测量工作。