电站锅炉声学测温声源研究

电站锅炉的温度测量一直是实现炉膛火焰监测和燃烧控制的热点和难点。新兴的声学法应运而生,实现了炉膛温度在线、非接触式的测量。电站锅炉声学测温的研究中,声源作为测量时延的主要因素,因此声源的选取尤为重要。以声学测温中声源的选择为目的,采用互相关时延估计法,在实验室环境下,对不同的声源信号进行了研究。结果表明,电声源比起气动声源,其构造简单,安全稳定,技术相对成熟,如何提高其声压级是今后研究的重点;声源信号的发声频率500～3 000 Hz为宜;扫频信号、MLS序列、冲激函数等信号都可以作为声源信号,其中要获得准确的时延估计,扫频信号需要较小的扫频周期和较宽的扫频频带;使得声学测温声源信号的选择多样化,为声学测温进一步开展提供了重要的参考。     

电站锅炉中声学测温的试验研究

在国内某电厂的300MW机组锅炉上,利用炉墙上的观火孔,分别用扫频信号、白噪声信号和正弦信号进行了冷态下的声学测温试验。利用锅炉四管泄漏报警装置的测点,在电厂满负荷运行锅炉上进行了热态炉膛噪声测量和分析,发现炉膛噪声以频率为1000Hz以下的低频燃烧噪声为主,总声压级范围约为110～120dB。因此,当选用电动势声源时,建议使用频率范围为1K～10K的扫频信号,并适当缩短扫频周期和增大声功率。对声学测温技术的实际工程应用具有重要参考价值。     

炉内温度声学测量的声源特性试验研究

采用Labview和Matlab软件编写了各种电声程序,并在冷态炉膛试验台上对电站锅炉声学测温中的声源特性进行试验研究.结果表明:广义互相关延时估计经过滤波处理后能够在封闭混响环境下得到准确的时延估计值;采用广义互相关延时估计法后,正弦信号、三角波信号等不适合作为电声源信号;扫频信号具有较好的测量效果;泊松噪声信号和M...     

互相关函数法在声学测温技术中的应用研究

该文介绍了利用声学方法测量烟气温度的基本原理，并对声波飞渡时间的测量进行了计算机模拟分析和实验研究。利用信号处理技术中的互相关函数分析方法，计算声波发射端和接收端两路信号之间的时间延迟。采用计算机模型进行的研究表明，当接收端背景噪声和接收的信号水平相当时，在不作降噪处理的情况下，也能得到比较满意的分析结果。由于稳定周期信号作为测温声源在技术处理上有难度，该文设计了500—2000Hz范围内的扫频声波作为声源，对声波飞渡时间的测量进行了实验研究，结果表明该种声源和信号处理方法可以满足声学测温的技术要求。     

基于声学技术的非接触式烟气流速测量实验

在不影响烟气管道原有流场的前提下,基于声学技术对电站锅炉烟气流速进行了非接触式实验测量。实验采用扫频信号作为信号源,声源和声音传感器分别布置在流道上下2个端面,倾斜一定角度并呈一条直线;根据时差法求气体流速原理,分别运用基本互相关算法和基于相位变换(PHAT)加权广义互相关算法对声波飞渡时间进行测量;比较不同算法和不同倾斜角的测量结果,找到最合适的倾斜角度,并与涡街流量计测得的结果进行比较,验证其可行性。结果表明:非接触式声波法可以在不影响管道流动的情况下准确测得烟气流速;PHAT加权广义互相关算法在测量准确性和灵敏度方面明显优于基本互相关算法;非接触式声波法声源扫频频率5 000~8 000 Hz、倾斜角20°时测量结果最准确,精确度高。     

电站锅炉声学测温中时间延迟估计的仿真研究

为了在电站锅炉声学测温中获得准确的声波飞渡时间，针对强噪声环境下弱信号检测问题，研究了声信号的时间延迟估计。对从国内某电站锅炉采集的炉膛噪声进行了频谱分析和统计分析，认为炉膛噪声是以中心频率250~ 1000 Hz的低频燃烧噪声为主的类高斯噪声。指出了电站锅炉环境下几种传统的时延估计方法的不足，提出了一种基于高阶累积量的时延估计方法。在指数分布信号中加入实测炉膛噪声信号，设定不同的信噪比，分别对基于ML互相关方法和基于3阶累积量方法进行了100次蒙特卡罗时延估计仿真试验。结果表明，在较低的信噪比下，3阶累积量方法仍可以抑制非高斯信号中相关高斯噪声的影响。不仅为声学测温中的声波飞渡时间测量提供了指导，而且对基于时延估计的锅炉四管爆漏声源定位有一定的参考价值。     

气体介质对气动声源发声特性的影响

为探究气体介质对气动声源发声特性的影响,该文选取空气、氮气及水蒸气3种介质,通过数值模拟的方法研究这3种气体作为介质驱动气动声源发声时的声音特性。研究发现,相同参数下,空气作为介质驱动声源发声时,声压级最高,频率最低;氮气作为介质发声时,其声压级和频率数据与空气相近;水蒸气作为介质驱动声源发声时,声压级最低,频率远远高于其余两者;声源发声时,声场空间分布明显,在谐振腔正后方(0°～15°方向)声压级最大,均在150dB以上,且声场分布特性与气体介质类型无关;声源发声效率随进气压力的增大而减小,但是水蒸气作为介质时的下降速率明显更大。此外,声源发声时,声音纯音度达81%～86%,其中空气纯音度最高,水蒸气最低。结果表明:不同密度的气体介质驱动气动声源发声时的声压级及声频也会有所不同。     

变截面管内燃煤烟气PM_(2.5)声波团聚实验研究

声波团聚PM_(2.5)减排工业应用的瓶颈问题包括缺乏大功率高效强声源和能耗过高等。基于气流声源(高频旋笛)和突变截面驻波管建立了160dB以上燃煤烟气声波团聚实验系统。系统设计中,通过团聚敏感频率与驻波管共振频率相匹配,在相同输入声功率前提下提高了管内声强和团聚效率,并通过复合透声板实现了团聚舱内功率气流与强声场的分离。通过模态分析法和有限元模型研究了舱内声场特性和共振频率的影响因素。实验研究了500Hz至1.5kHz宽频范围内舱内强声信号和共振工况条件,对比了不同频率和声压级条件下烟气中5μm以下粒径的分布变化。结果表明,全频段内声压级获得5dB至15dB的共振增益,700Hz最大基频声压级达到167dB。烟气团聚较优频率为700Hz和1.4kHz,PM_(2.5)减排效率最高99%,达到了PM_(2.5)高效脱除和提高声能利用率的目的。     

互相关函数在声学测温系统中的误差分析

由于炉膛背景噪声的影响和实际中用于互相关运算的采样点数不可能无限大,声学测温系统中采用的互相关函数测量的声波飞渡时间的方法是存在误差的。文章从理论上给出了这一误差的方差表达式,并分析了影响这一误差的因素,通过选取合适的互相关运算点数。采样频率和具有尖锐自相关特性的声波信号,能有效降低这一测量误差。     

海底热液温度场声学测量系统的初步研究

研制一套海底热液声学温度场测量系统.在测量平面周围布置多个水声换能器,分别测得每两个换能器之间的声波飞渡时间.根据海水中声速与海水温度之间的关系,使用最小二乘重建算法对测量平面内的温度场进行重建,论述了水声换能器声中心距离校正,广义互相关时延估计以及总体最小二乘重建算法等关键技术在系统中的应用.进行了水声换能器声中心距离校正和声学测温实验,给出结果并进行了误差分析.声学测温实验结果最大绝对误差3.2k,最大相对误差1.02%,均方根误差0.44%,温度场形态和实际温度分布基本吻合,验证了测量系统及其关键技术的可行性.     

涡流式电磁声发射检测声波响应特性

涡流式电磁声发射检测由于其局部非接触式加载方式,适用于恶劣环境下对金属构件损伤在线检测,同时也是对传统声发射技术的有利补充。针对不同电磁载荷条件下电磁声发射产生的声波响应问题进行深入研究。通过引入电致塑性理论和自由电子运动理论,分析涡流加载下裂纹尖端位错滑移速率变化及声发射能量释放机理,探究不同磁场方向加载下电子的定向移动对声发射响应影响,利用希尔伯特黄变换方法实现对声发射信号的特性分析。实验结果表明:电磁声发射过程中应力波特征与电磁加载条件密切相关。因此,电磁声发射过程为定向移动电子越过障碍势垒产生的特定声波响应。     

压电换能器阻抗匹配研究

声波测井井下仪器在探测过程中需要将足够大的声波信号辐射到地层中,须用高压大功率脉冲信号激励发射换能器,同时在信号源与换能器之间,还应做到阻抗匹配。为有效提高信号源对换能器的激发效率,达到了阻抗匹配的目的,分析了信号源与换能器之间的理想匹配条件,介绍了如何在高压大功率信号源与换能器之间利用脉冲变压器和电阻、电感、电容组成阻抗匹配网络,给出了脉冲变压器和电感的制作和设计方法,并利用简要的实验方法对变压器和电感进行了参数测量,测量结果表明变压器和电感的计算和制作过程符合要求。最后用信号源对换能器进行了激发实验,实验结果说明通过该阻抗匹配网络取得了明显的效果。     

频谱分散抑制气体放电中声谐振技术研究

对高强度气体放电灯的声谐振现象的机理进行数学分析,同时实验证明,产生声谐振需要同时具有恰当的频率和足够的能量.在脉冲宽度调制基础上,提出多种方法,降低激励能量,并对输出频谱作了数学分析,介绍了抑制的基本原理.在高压钠灯和金属卤素灯的电子镇流中应用表明,频谱分散技术对抑制气体放电中声谐振现象十分有效.     

声波清灰器在电除尘器上的应用

山东铝业公司水泥厂5 号水泥窑极线肥大,二次放电电流降低,引起电晕闭塞,粉尘排放状况严重恶化,大大超过国家标准。6 号水泥窑生产氧化铝熟料,电除尘器在运行过程中,经常出现窑灰结拱现象,导致灰斗蓄满,窑灰撒地,无法正常送电和除灰,粉尘排放状况严重超标,大量碱粉流失,使生产成本上升。5 号水泥窑安装声波清灰器后,经5 个月的实际运行,电除尘器粉尘排放已达到国家标准,极线的二次电流提高1 倍左右。6 号水泥窑安装声波清灰器后,电除尘器烟尘排放浓度可达80 mg/ m3 以下,已安全运行9 个月,未发生1 起因窑灰结拱造成蓄灰撒地事故。每年因减少碱粉流失,可节省费用30 万元。     

高压直流换流站电容器的声功率的确定方法

在高压直流换流站中,电容器作为交流滤波器组中的基本元件对周围噪声的影响较大,而对它的噪声预测精确度与电容器辐射功率的确定密切相关。对电力电容器噪声产生的机理进行了分析。介绍了一些相应的声功率确定方法,并对其在电力电容器声功率确定中的优缺点和可行性作了比较。着重介绍了一种简易对比法,对于电容器厂家检测电力电容器噪声水平很有帮助。     

高声强可调频声波吹灰器在GGH吹扫中的应用

内蒙古京隆发电有限责任公司1号锅炉脱硫系统的GGH在运行中存在堵塞问题。为了控制GGH堵塞速度、避免机组非计划停运,在GGH上安装了高声强可调频声波吹灰器。该声波吹灰器具有衰减小、可针对GGH结垢设定最佳频率等优点,能有效防止结垢的形成,且投资费用低。采用该设备后,配合高压水冲洗,有效解决了GGH换热元件堵塞问题,应用效果良好。     

电磁声发射技术在无损检测中的应用

电磁声发射技术是通过对导电部件进行电磁加载产生洛仑兹力,进而激发声发射效应,并通过此效应来进行无损检测.它可以定位薄金属板中微小的缺陷或裂缝,而且不需要完全加载,集合了电磁无损检测技术和声发射无损检测技术的优点.建立了电磁声发射的有限元模型,分析了试件在不同加载条件下的形变,对比了几个加载因素对电磁声发射的影响,并对试件进行了温升分析.在数值分析的基础上进行了电磁声发射实验,得到了电磁声发射信号,并对缺陷进行定位.     

声表面波直线电机研究进展

介绍了一种新型的超声电机——声表面波直线电机。这是一种具有极高的分辨率(几个纳米)．长工作行程(几十厘米)的微驱动器。文中从工作原理、实验装置以及存在的问题等方面介绍这种电机的研究发展。     

水中脉冲电晕放电的声学特性研究

为研究水中脉冲电晕放电的声学特性,由水听器测量了放电产生的压力信号,在以放电电极为圆心、电极到水听器的距离为半径的球面对压力信号积分,得到放电的声能和放电的声效率;利用快速傅立叶变换(FFT)得到同轴电极下电晕放电的频谱分布;比较尖—尖电极下电弧放电晕放电的频谱发现电晕放电声信号的主频比电弧放电的高。     

变压器局部放电超声波定位原理

本文根据被动声测原理,研究了大型变压器局部放电的超声定位原理,在局部放电声发射原理和变压器内部声场结构的基础上,推导并给出了局部放电超声定位的球面及双曲面定位方法。