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声波法检测炉内气体速度场实验系统设计研究
作 者: 桂利佳
导 师: 周怀春;谢明亮
学 校: 华中科技大学
专 业: 动力工程
关键词: 锅炉 速度场 气动声源 炉膛背景噪声 声传播时间
分类号: TK226.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 9次
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内容摘要
炉内空气动力场是决定锅炉安全、经济运行的重要因素,但大型锅炉炉膛空气动力场的测量一直以来没有一种快速有效的检测方式,更没有在线的检测技术。一些种传统方法明显手段繁琐,耗时耗力,而且精度不高。声波法检测速度场是一种非接触式的、全场测量方式,具有成本低,测量周期短等优点,并有望实现锅炉速度场的在线监测。目前作者所在课题组已建立起了锅炉速度场检测冷态实验系统,能够较准确的检测出冷态模拟四角切圆锅炉速度切圆的位置,及速度分布基本情况。本文作者在前人的研究基础上,对冷态实验系统装置进行了改进,以适应热态条件的高温,高腐蚀,高噪声的环境要求。为声学检测锅炉速度场的工业应用打下基础。冷态实验系统采用的是电动线圈式喇叭,通过信号发声器向其输送信号使其发声。虽然经过信号放大器放大发声强度能达120分贝,但锅炉炉膛的高温、高腐蚀、高噪声的环境,仍然难以满足热态实验要求。而气动声源结构简单,用特制金属材料制成,能够耐高温、高腐蚀环境,而且发声效率高,强度大。很多学者认为气动声源应用于炉内声学检测的可取性。因此,本文尝试着用气动声源来取代以前的电动声源,先后采用了四种结构形式的气动声源装置,并对其声信号进行了分析,经对比发现共振腔哨发声强度度大,发声频率在1000-7000赫兹,高于炉膛背景噪声频率,并且信号相关特性良好。以共振腔哨作为系统声源装置,在实验室条件下进行了单路径的声传播时间测量实验,将实验室采集信号叠加锅炉炉膛噪声以模拟现场检测信号。通过多次实验发现,系统工作稳定。但随着路径长度增大,测量误差逐渐增大,主要因为信号的衰减导致信噪比降低;当远端信号衰减到噪声相当水平,测量的传播时间误差明显增大。经进一步提高供气压力增大发声强度,能使声波传播时间精度提高,基本能满足锅炉现场测量要求。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-9 1 绪论 9-17 1.1 课题背景 9-10 1.2 炉内空气动力场的传统测量方法 10-12 1.3 声波法用于炉内气体速度场测量的研究 12-15 1.4 本文主要工作内容 15-17 2 声波法检测炉内气体速度场的原理及信号处理方法 17-33 2.1 声波法检测炉内烟气速度场基本原理 17-18 2.2 四角切圆简化模型 18-20 2.3 流场重建算法 20-21 2.4 声波信号的滤波处理 21-29 2.5 声波传播时间计算 29-32 2.6 本章小结 32-33 3 声学法检测炉膛内气体动力场实验装置研究 33-51 3.1 燃煤锅炉炉膛背景噪声分析 33-37 3.2 声源选型设计 37-46 3.3 声接收装置设计 46-49 3.4 本章小结 49-51 4 声波法检测锅炉速度场实验系统的开发 51-61 4.1 硬件系统 52-53 4.2 软件系统 53-54 4.3 系统抗噪性能测试实验 54-60 4.4 本章小结 60-61 5 全文总结与建议 61-63 5.1 全文总结 61-62 5.2 进一步研究的工作建议 62-63 致谢 63-64 参考文献 64-67
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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽锅炉 > 制造工艺、安装 > 试验与检查
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