复杂温度场中声学测温系统的研究

发布时间：2017-07-27 12:11

  本文关键词：复杂温度场中声学测温系统的研究

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【摘要】：在大型火力发电厂中,温度场的分布是确定设备状态的重要参数之一,由于工业燃烧过程自身具有瞬态变化、随机湍流、设备尺寸大、环境恶劣等特征,使得传统的温度测量方法难以长期测得可靠的温度数据。因此,需要引入更为先进的温度测量技术。声学测温技术主要基于声波在特定介质中的传播速度与介质温度间的单值函数关系来实现,不受环境的影响,适应各种高温、腐蚀、多尘的恶劣环境,具有广泛的应用前景。本文根据电站锅炉的运行特性,研究温度场重建补偿算法和声学测温系统,主要研究内容包括：1、介绍了声学测温的基础理论,讨论了声波在非均匀温度场、多相介质以及二维速度场中的传播特性。建立声波传播路径的数学模型,通过数值计算的方法得到在温度场弯曲效应作用下的声波弯曲路径。以电站锅炉为例,仿真计算了不同温度场以及耦合速度场对于声学测温中声波路径长度和声波飞渡时间的影响。2、研究讨论了典型温度场重建算法的原理和重建过程,针对电站锅炉温度场重建精度的要求,将有模型与无模型的重建算法相结合,提出一种温度场重建的补偿算法。首先考虑温度场以及速度场的影响,利用声学CT算法确定一组新的声波路径并拟合出温度分布函数,采用平方反比法计算网格温度,实现对温度场重建的补偿。最后,进行温度场重建的仿真实验并分析比较。3、完成了声学测温系统的设计与开发,并分别在实验室平台和国内某自备电站锅炉进行冷态和热态的声学测温实验,验证提出的温度场重建补偿算法的可行性,为声学测温在检测炉内温度场的工程应用提供理论与实践支撑。
【关键词】：温度场 声学测温 补偿算法 声学测温系统
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM621
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题背景及意义8
• 1.2 温度场的测量方法综述8-11
• 1.2.1 接触式测量法9
• 1.2.2 非接触式测量法9-11
• 1.3 声学测温的国内外发展现状11-13
• 1.3.1 国外发展现状11-12
• 1.3.2 国内发展现状12-13
• 1.4 研究思路与内容13-14
• 第二章 声学测温技术及声波路径修正14-31
• 2.1 声波传播的基础理论14-19
• 2.1.1 声波传播的基本方程14-16
• 2.1.2 平面波的基本概念与性质16-18
• 2.1.3 声波在旁支管中的传播18-19
• 2.2 声学测温技术简介19-21
• 2.2.1 单路径测温20
• 2.2.2 多路径测温20-21
• 2.3 声波传播路径的建模与修正21-26
• 2.3.1 声波在非均匀温度场中的传播特性21-24
• 2.3.2 声波在二维速度场中的传播特性24
• 2.3.3 声波在多相介质中的传播特性24-26
• 2.4 电站锅炉的声学测温仿真计算26-30
• 2.4.1 温度场模型的选择26-27
• 2.4.2 计算声波弯曲路径27-28
• 2.4.3 耦合速度场28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 电站锅炉炉膛温度场重建及补偿算法研究31-44
• 3.1 声学法温度场重建基础理论31-32
• 3.2 两种温度场重建算法32-36
• 3.2.1 声学CT算法32-33
• 3.2.2 抛物线模型算法33-36
• 3.3 温度场重建补偿算法36-39
• 3.3.1 温度场的补偿36-37
• 3.3.2 速度场的补偿37-38
• 3.3.3 温度场重建的补偿38-39
• 3.4 温度场重建仿真实验分析39-43
• 3.4.1 模型场的建立39-40
• 3.4.2 温度场重建40-43
• 3.4.3 误差分析43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 声学测温系统的实验研究44-59
• 4.1 声学测温系统的构成44-46
• 4.1.1 系统整体设计44-45
• 4.1.2 硬件系统45
• 4.1.3 软件系统45-46
• 4.2 实验室冷态实验研究46-52
• 4.2.1 冷态实验概述46-47
• 4.2.2 系统飞渡时间计算47-48
• 4.2.3 信号类型选择及参数优化48-49
• 4.2.4 二维冷态实验49-52
• 4.3 现场热态实验研究52-58
• 4.3.1 声波导管结构实验研究52-54
• 4.3.2 二维热态实验54-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 论文主要内容总结59
• 5.2 论文的展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文65
• 作者在攻读硕士学位期间参与的专利设计65
• 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目65

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本文编号：581346