本文關(guān)鍵詞：基于聲波理論的爐膛溫度場重建技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：爐膛溫度作為大型燃煤鍋爐的重要運行參數(shù),對鍋爐的控制和診斷具有重要意義。聲學(xué)測溫法具有非接觸測量、測量范圍廣、準(zhǔn)確性高以及實時性好等優(yōu)點,在工業(yè)測溫中已經(jīng)得到越來越廣泛的關(guān)注。本文基于國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,對聲學(xué)法溫度場重建技術(shù)進(jìn)行了研究。本文提出采用互相關(guān)時延估計法和希爾伯特變換取包絡(luò)相結(jié)合的方法來獲得較為準(zhǔn)確的聲波飛渡時間。作者以互相關(guān)特性仿真分析結(jié)果為基礎(chǔ),結(jié)合實際50MW爐膛內(nèi)的背景噪聲采用分析結(jié)果和不同頻率聲波信號在爐膛內(nèi)的衰減特性測試結(jié)果,最終確定以線性掃頻信號作為聲波發(fā)射信號。為驗證取包絡(luò)方法的有效性,作者在現(xiàn)場爐膛內(nèi)進(jìn)行聲波飛渡時間測量實驗并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,結(jié)果表明,取包絡(luò)相比未取包絡(luò)可以得到更高精度的聲波飛渡時間。為獲得較為準(zhǔn)確的溫度分布,作者基于MATLAB平臺,以單峰對稱和單峰偏斜模型為例,分別采用最小二乘法溫度場重建算法和基于拋物線模型的溫度場重建算法進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明,傳感器數(shù)據(jù)較多時,兩種算法均能較好的重建溫度場,且最小二乘法效果稍好。此外,以最小二乘法為例,作者仿真分析了傳感器位置精度、聲波飛渡時間測量精度、傳感器數(shù)量和位置分布對溫度場重建精度的影響。從仿真結(jié)果可以看出,相比傳感器位置精度,溫度場重建精度對聲波飛渡時間的測量精度更為敏感,且當(dāng)傳感器個數(shù)越多,位置分布越均勻,溫度場重建效果越好。為驗證聲學(xué)法溫度場測量的可行性,作者搭建了聲學(xué)測溫系統(tǒng),并在實驗室條件下和現(xiàn)場電站爐膛內(nèi)進(jìn)行實驗。在實驗室條件下的實驗結(jié)果表明,本系統(tǒng)可以獲得較高精度的聲波飛渡時間。在現(xiàn)場電站爐膛內(nèi)實驗,對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得聲波飛渡時間后,分別采用最小二乘法和拋物線模型法進(jìn)行溫度場重建。由于爐墻上觀火孔數(shù)量有限,不能得到足夠的聲波飛渡時間,導(dǎo)致重建出的溫度場效果較差。但相比最小二乘法,拋物線模型法效果稍好,可以得到爐膛內(nèi)的溫度范圍。雖然本實驗重建出的溫度分布還有待驗證,但可以為以后實現(xiàn)大量聲波飛渡時間的聲學(xué)法溫度場測量奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：聲學(xué)測溫 聲波衰減特性 線性掃頻信號 溫度場重建 聲學(xué)測溫系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK229.6;O422
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題背景和意義8
• 1.2 爐膛溫度測量技術(shù)介紹8-10
• 1.2.1 接觸式測溫8-9
• 1.2.2 非接觸式測溫9-10
• 1.3 國內(nèi)外聲學(xué)測溫研究現(xiàn)狀和發(fā)展10-11
• 1.3.1 國外10
• 1.3.2 國內(nèi)10-11
• 1.4 本文的主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新點11-14
• 第二章 聲學(xué)法溫度場測量基本理論14-26
• 2.1 聲波傳播速度與溫度之間的關(guān)系14-16
• 2.2 聲學(xué)法爐膛溫度測量原理16-17
• 2.2.1 單路徑測溫原理16
• 2.2.2 多路徑測溫原理16-17
• 2.3 二維溫度場重建算法17-22
• 2.3.1 基于最小二乘法的溫度場重建算法17-20
• 2.3.2 基于拋物線模型的溫度場重建算法20-22
• 2.4 現(xiàn)有聲學(xué)測溫裝置介紹22-23
• 2.5 聲學(xué)測溫的優(yōu)點和存在問題23-24
• 2.6 本章小節(jié)24-26
• 第三章 聲波飛渡時間測量研究26-46
• 3.1 聲波飛渡時間測量概述26
• 3.2 聲波飛渡時間測量原理26-28
• 3.2.1 互相關(guān)時延估計原理26-27
• 3.2.2 希爾伯特變換原理27-28
• 3.3 爐膛背景噪聲分析28-29
• 3.4 聲學(xué)測溫系統(tǒng)聲波信號選擇29-38
• 3.4.1 聲波信號互相關(guān)特性仿真分析30-32
• 3.4.2 現(xiàn)場聲波信號衰減特性實驗32-38
• 3.5 現(xiàn)場聲波飛渡測量實驗38-44
• 3.6 本章小節(jié)44-46
• 第四章 二維溫度場重建算法計算機(jī)仿真研究46-66
• 4.1 溫度場重建仿真概述46-47
• 4.2 基于最小二乘法溫度場重建仿真47-53
• 4.2.1 建立理想的溫度場數(shù)學(xué)模型47-48
• 4.2.2 獲得聲波飛渡時間48-49
• 4.2.3 各子區(qū)域溫度值計算及溫度場重建49-52
• 4.2.4 溫度場重建結(jié)果分析52-53
• 4.3 基于拋物線模型溫度場重建仿真53-57
• 4.3.1 仿真步驟53-56
• 4.3.2 溫度場重建結(jié)果和分析56-57
• 4.4 傳感器位置精度對溫度場重建結(jié)果的影響57-59
• 4.5 聲波飛渡時間測量精度對溫度場重建結(jié)果的影響59-61
• 4.6 傳感器數(shù)量和位置分布對溫度場重建結(jié)果的影響61-64
• 4.7 本章小節(jié)64-66
• 第五章 爐膛聲學(xué)測溫系統(tǒng)搭建與實驗66-82
• 5.1 爐膛聲學(xué)測溫系統(tǒng)搭建66-72
• 5.1.1 聲學(xué)測溫系統(tǒng)的工作過程66-67
• 5.1.2 硬件系統(tǒng)67-68
• 5.1.3 軟件系統(tǒng)68-72
• 5.2 現(xiàn)場鍋爐溫度場重建實驗72-81
• 5.2.1 實驗室條件下聲波飛渡時間測量試驗72-73
• 5.2.2 現(xiàn)場爐膛聲波飛渡時間測量試驗73-78
• 5.2.3 現(xiàn)場爐膛溫度場重建78-81
• 5.3 本章小節(jié)81-82
• 第六章 總結(jié)和展望82-86
• 6.1 全文工作總結(jié)82-83
• 6.2 展望83-86
• 致謝86-88
• 參考文獻(xiàn)88-90

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本文編號：339994