[发明专利]基于声学技术的空冷岛翅片管束温度测量装置及其方法

说明书

一种基于声学技术的空冷岛翅片管束温度测量装置及其方法，包括空心管道、声波导管、声波发生器、声波传感器、信号调理器、功率放大器、接线盒、输入/输出设备、工控机；其中空心管道表面开有小孔，空心管道内介质通过经过小孔的空气流动与翅片管束周围温度相平衡；声波发生器通过声波导管安装在空心管道上，声波传感器沿空心管道根据精度要求间隔一定距离依次布置，从而形成多段声波路径；声波发生器先后发出固定频率的声波，声波信号经过传感器、信号调理器、接线盒、输入/输出设备传递给工控机；工控机将接收到的信号进行计算和分析，得出测量结果。

技术领域

本发明属于温度测量技术领域，尤其涉及一种基于声学技术的空冷岛翅片管束温度场测量装置及其方法。

背景技术

空冷是指利用空气冷却电站汽轮机乏汽的一种冷却方式。为适应我国部分地区水资源不充裕的特点，火力发电中的空冷机组得到了较快的发展。但在其运行过程中，特别是在冬季低温环境下，由于冷凝蒸汽流量太小或者冷却空气流动不均匀等情况，容易造成翅片管束局部结冰的问题，影响凝气设备的正常运行，进而降低机组发电效率和经济效益。

现有技术一般通过测量凝结水联箱内的凝结水温度和抽真空温度来对空冷岛进行监测，或将测温电缆按一定规律布置于翅片管束的内测侧与外侧，根据测量点的温度变化完成对空冷岛的监测，但这些手段均不能完整地反映翅片管束内的温度场情况，也无法有效预防翅片管束局部冻结的问题。

发明内容

针对上述提到的目前空冷岛翅片管束温度场测量的不足，本发明提出一种基于声学技术的空冷岛翅片管束温度场测量装置及其方法。

本发明一方面提出一种基于声学技术的空冷岛翅片管束温度场测量装置，包括：空心管道、声波导管、声波发生器、声波传感器、功率放大器、信号调理器、接线盒、输入/输出设备、工控机，其特征在于：所述声波导管一端安装在所述空心管道上，另一端和所述声波发生器连接；沿所述空心管道间隔一定距离依次布置第1—n个声波传感器M_1-n；其中n＝1,2,3,…,N，从而形成多段声波路径；所述声波发生器先后发出固定频率的声波信号，所述声波传感器将接收到的声波信号传递给所述信号调理器，通过所述输入/输出设备传递给所述工控机；所述工控机将接收到的声波信号进行计算和分析，并经过整理得到空冷岛翅片管束温度场信息。

进一步，声波传感器M_1-n根据翅片管束布置结构和测量精度要求确定安装的数量，其中n为正整数。

进一步，空心管道表面开有小孔，内介质通过经过小孔的空气流动与翅片管束周围温度相平衡。

本发明另一方面提供一种基于声学技术的空冷岛翅片管束温度场测量方法，包括：

1)以声波传感器不失真地接收到声波信号为前提在空冷岛翅片管束上布置本发明提出的一种基于声学技术的空冷岛翅片管束温度场测量装置对空冷岛翅片管束温度场进行重建；

2)声波发生器产生伪随机信号中的m序列声波信号；

3)计算声波信号在两个声波传感器之间的飞渡时间τ：对于两个声波传感器接收到的声波信号的时延值，采用时延估计算法得到不同时间声波信号形成的互相关函数达到最大峰值所对应的时间延迟，即为声波信号在两个声波传感器之间的飞渡时间τ；

4)计算两个传感器之间气体介质的平均温度t：

相邻两个传感器之间的距离为L，翅片管束内气体介质的气体常数为Z。

进一步，采用时延估计算法得到不同时间声波信号形成的互相关函数达到最大峰值所对应的时间延迟为：

假设某两个声波传感器接收到的声波信号的数字模型如下：