声波测温精度验证.doc

一、垃圾焚烧炉中的SEI声波高温计与固定的高速热电偶（HVT）的性能比较
这个例证是从德国埃森市的一个垃圾焚烧炉中的SEI声波高温计与固定的高速热电偶（HVT）的性能比较得出的。

图（1）声波高温计的热力图和高速热电偶的热力图的比较
由上图我们可以看到： 在某个固定的位置（图中显示1050℃的位置），SEI声波高温计测量得到的该点温度与HVT测量结果是很相近的，声波高温计对温度的变化更为敏感，更能实时准确的反应温度的动态变化。并且由于声波高温计的非侵入式安装，可以实现在线监测炉膛燃烧动态。

二、电厂的锅炉中的声波高温计和热电偶以及HVT三者的比较
内华达州Laughlin的南加利福尼亚爱迪森（SCE）Mohave Generating Station 的#2单元（电厂）的锅炉内进行的综合性测试的结果。进行测验的是一个加压的750MW的燃煤分壁锅炉的燃烧器，在启动时，使用天然气作为燃料，运行时使用煤粉作为燃料。
声波高温计的数据的收集及处理由
Scientific Engineering Instruments, Inc.
1275 Kleppe Lane, Suite 14
Sparks Nevada 89431
TEL: [phone]
FAX: [phone]完成。
热电偶的数据和HVT数据的收集及处理由
CARNOT
15991 Red Hill Avenue, Suite 110
Tustin, CA 92680
TEL: [phone]
FAX: [phone]完成。
温度测量的设备包括：
1) 声波高温计 – 带有等温线绘图功能的Boilerwatch® 31AP-H。
2) 两列热电偶，每列10个热电偶。每一列用来穿过锅炉的对角线。
3) 高速热电偶（HVT）。
每个系统的位置如图2所示，图3所示的是锅炉北半部分的详细情况。

图2 锅炉内的交叉区域的平面图

图3 锅炉隔离墙北侧的平面图

（1）、声波高温计与热电偶串的比较
锅炉在1991年10月29日13:40MST点燃，燃料使用天然气，一直运行到22:30MST，之后燃料转换为煤粉。图（4）和图（5）显示的是热电偶串上和与热电偶串相同通道的SEI BOILERWATCH® 31-A-H声波高温计的平均温度的读数的比较，例如：图（3）所示的通道5。

注意：热电偶温度为平方根平均值 校正的声波数据用于气体常数和误差
图（4）SCE MOHAVE STATION 启动时，北半部声波高温计和热电偶温度测量的比较

注意：热电偶温度为平方根平均值 校正的声波数据用于气体常数和误差
图（5）SCE MOHAVE STATION 启动时，南半部声波高温计和热电偶温度测量的比较

由上图我们可以看到：在整个启动的运行中，SEI声波高温计测量得到的通道的平均温度与CARNOT在隔离墙两侧的热电偶串测量的通道平均温度值，两个测量结果是很相近的，这两个方法都非常接近的跟踪了温度在一个较大范围内的变化，并且这种准确的测量持续了近11个小时。
这个数据再次说明了声波高温计即时在启动状态，也能够准确的跟踪工业炉的气体温度，在此基础上生成准确的等温线图。
（2）、HVT与热电偶的比较
HVT的探针仅能做极限值内的单点测量，HVT在声波通道上可以同时瞬时测量10个点，这样可以得到测量结果用于比较。但是必须记住燃烧过程是完全动态的，一个单点的HVT不能足够迅速地移动（在平均时间）来得到实时有效的数据。
HVT读数有极限值，然而，这些极限值用于比较热电偶的单点测量结果。图（6）显示的是这方面的一个示例。HVT的位置在工业炉内20英尺处17:31的读数，热电偶串的读数是在17:30。这里有1分钟的时间差。HVT探针的位置是在4#和5#热电偶之间。我们可以发现HVT显示的读数是707ºF，而4#和5#热电偶的数据分别是729ºF和720ºF。当然HVT和热电偶串也有一定空间距离。HVT和热电偶串的其他方面的比较摘要见下表。
HVT
热电偶串
#
时间
温度
#
温度
#
温度
时间
20
17：31
707
4
729
5
720
17：30
16
18：09
702
6
720
7
727
18：15
16
20：00
801
16
810
17
827
20：00
20
23：46
1013
6
1034
7
1055
23：30

图（6）HVT和热电偶串的比较
从这些结果中可以发现很难比较HVT的读数和热电偶串的读数，因为单个热电偶间存在时间和空间的差别。对于HVT探针来说，声波高温计是一个更精确和可靠的测量方法。它的精确度与在锅炉内部中一长串的热电偶的精确度相同。
但是，热电偶测量方法相应的问题是众所周知的，热电偶是置放于工业炉内部的，在温度升高后会烧损，所以必须要被保护起来；另一点就是需要许多热电偶来测量一个声波高温计就可以测量到的温度信息。
（3）、结论
这些测试说明，由于HVT自身的局限性严格限制了其获得准确的“通道平均温度数据”，正确使用声波高温计所得到的测量结果与锅炉内部中沿声波通道的一长串的热电偶的测量结果精确度相同。声波高温计可以获得许多通路的“实时”数据并生成等温线图。