简介： 声波法温度测量技术基于声速与介质温度的关系，介质中声波的传播速率与介质的温度呈某种函数关系，可通过测量声波的速率计算出该路径的介质温度。
声波法温度测量技术的原理
声波法温度测量技术基于声速与介质温度的关系，介质中声波的传播速率与介质的温度呈某种函数关系，可通过测量声波的速率计算出该路径的介质温度。
在垃圾焚烧炉中，在炉墙两侧分别安装声波发声和接收装置，如图1所示。左侧声波发射器发出脉冲波，声波经过炉膛，被另一侧声波接收器接收。由于两者之间的距离是已知并且固定的，所以测出该路径声波的速率，即可计算出该路径介质的平均温度。
声波法温度测量技术属于非接触式线或者面测量技术。声波属于球面波，向四面八方传播；波长较长（0.017-17m），且有较强的衍射效应。所以声波测温技术不受炉膛内烟尘和其他杂物的干扰影响，可实现一条线或者一个截面的温度（场）测量，这是热电偶和红外技术难以实现的。声波测温技术完成了温度测量技术从接触式到非接触式、从点到线、从线到面的跨越发展，在大容量、高参数、运行控制要求较高的燃煤发电锅炉已有较好的应用。
声波法温度监测技术在炉膛测温上的应用
单路径温度监测
对于温度分辨率要求不高的测温环境，一条或者两条相互独立路径上的测温单元就足够了。声波收发装置布置如图1所示，即可测得该路径的平均温度。图2是人机界面，实时显示的温度即为两个收发装置之间的平均温度。图3是所监测的炉膛温度与机组负荷的历史曲线对比图。可见，声波法测温装置所测温度与机组负荷的变化呈对应关系，能反应炉膛焚烧温度的实际情况。
单路径温度测量值与机组负荷历史曲线对比图
对于垃圾焚烧炉的炉膛温度监测，可在原安装热电偶的上、中、下三层的位置，改装三对声波收发装置，即可分别测得上、中、下三层各三条线的平均温度，其测量值比热电偶所测得的点温度值更能反应炉膛温度的实际情况。
多路径温度监测
对温度分辨率要求较高的测温环境，可在炉膛截面四周的炉墙上布置多组声波收发装置，即可测得多条路径的平均温度。图4列举出了不同布置的声波收发系统形成的多路径测量图。
图5是多路径温度测量方式中的4条路径温度监测值历史曲线对比图。可见，在同一截面，不同路径的温度平均值是不同的，但其变化趋势是一致的。多路径温度监测方式比单路径更能反应炉膛焚烧温度的分布情况。
图5 同截面多路径温度监测值历史曲线对比图
截面温度（场）监测
对于需实时掌握截面温度分布的工况，则需在获取多条路径温度信息的基础上重建算法，建立这个平面的二维温度场，再通过声学CT技术显示各区块温度，如图6所示；以及使截面温度场呈等温线显示，如图7所示。
图6 温度场区块显示图
图7温度场等温线显示图
图8是温度场监测技术的人机界面。声波法温度场在线监测技术，可实现截面温度的可视化和数字化，可任意调取任一个区块和等温线的历史温度曲线和画面，对锅炉燃烧控制有重要的指导意义。大型燃煤锅炉的炉膛温度分布关系到锅炉燃烧的安全、煤耗、NOX排放等多个生产工艺的控制，通过对炉膛温度场的在线监测，可较好的实现锅炉运行调整控制，使锅炉实时在最佳工况下运行。
图8 温度场监测的人机界面图
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