收藏本站
《华北电力大学(北京)》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于声波理论的炉膛温度场在线监测技术研究

沈国清  
【摘要】: 大型燃煤电站锅炉中,炉膛温度场的分布和可视化对于实现安全、高效及低污染排放,对揭示燃烧现象本质和规律等都有重要的实用价值和科学意义。然而,电站锅炉燃烧过程中具有瞬态变化、随机湍流、设备庞大、环境恶劣等特征,目前尚未建立有效的炉膛温度场监测手段。本文从声学基本理论出发,提出了基于声波理论的炉膛温度场在线监测技术,对此展开深入的理论和实验研究,为该方法的工程实际应用提供理论支持和技术指导。 本文推导了炉内声波传播的波动方程和声速方程,建立声速与媒质温度之间的模型关系式。根据Fermat原理和数学变分方法,建立了非均匀温度场中的声传播路径的数学模型,并求出声线方程。对声学测温所可能产生的测量误差进行了分析。通过炉内声场分析,认为炉膛内的声场在低频时是驻波声场,在中高频时是扩散声场,临界频率为Schroeder频率。 基于双通道的测量模型,提出基于互相关法分析的时间延迟估计算法,并在频域进行加权处理,可以获得更高的时延估计精度。由于不同的信号和噪声类型应当选择合适的统计分析方法,提出基于高阶累积量的时间延迟估计法,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互相关方法和基于三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,三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。针对炉膛中可能存在的混响的影响,提出了倒谱和包络法的处理方法。 提出基于级数展开法的温度场重建,建立权因子矩阵、图像矩阵和投影矩阵之间的线性方程。针对温度场重建这一逆问题的数学模型,给出代数重建公式,并对不适定问题进行了正则化处理,分别对炉膛火焰分布的几种典型模型进行了仿真重建。通过误差分析,表明该算法可以提供炉膛截面任意点定量的温度信息。在模拟测量数据中加入一定的随机噪声,验证了该算法的鲁棒性。针对典型的炉内温度场呈对称分布情况,提出了先假定单路径函数,再划分网格,用插值方法求网格点温度的算法,并验证了该重建算法的正确性和可行性。 通过理论分析和现场测量,指出炉膛噪声以中心频率250~1000Hz左右的低频燃烧噪声为主,总声压级范围约为110~120dB,其概率密度函数接近于高斯分布。对声波测温系统的重要部件选型和设计进行探讨,开发了一套完整的八通道声学测温系统,分别在实验室条件下和国内某电厂的300MW机组锅炉上进行了常温下的实验研究。
【学位授予单位】:华北电力大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TK31

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 马美倩;吕伟为;沈国清;安连锁;张世平;;基于声学测温与最小二乘支持向量机的锅炉炉膛灰污监测方法[J];电力科学与工程;2012年07期
2 张雨;李贤丽;;基于最小二乘法的温度场声学测量仿真研究[J];科技视界;2012年31期
3 张雨;王明吉;;二维方形边界温度场声学测温仿真重建研究[J];商业文化(下半月);2012年12期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 樊炜;海底热液口温度场声学测量技术研究[D];浙江大学;2010年
2 陈荣保;基于视觉融合的监控机理及其在锅炉燃烧中的应用研究[D];上海大学;2010年
3 王明吉;气体介质温度场声学测量方法与技术研究[D];东北石油大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 田晓培;声波在非均匀介质中的传播[D];浙江大学;2011年
2 王毅;电站锅炉炉膛出口烟气温度在线检测系统的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
3 蔡勇;海底热液口声学测温装置的研制[D];杭州电子科技大学;2011年
4 桂利佳;声波法检测炉内气体速度场实验系统设计研究[D];华中科技大学;2011年
5 韩俊锋;仓储粮食中声波飞行时间测量方法的研究[D];沈阳工业大学;2009年
6 张利巍;基于声学测量方法的二维温度场的可视化研究[D];大庆石油学院;2010年
7 王琳;锅炉管道泄漏点声辐射的检测与定位方法研究[D];华北电力大学(河北);2009年
8 陈亮;基于声学传感器的温度场测量系统的研究[D];东北大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙永梅,邱天爽;一种基于分数低阶协方差的维纳加权时间延迟估计方法[J];大连理工大学学报;2004年03期
2 林忠辉,莫兴国,李宏轩,李海滨;中国陆地区域气象要素的空间插值[J];地理学报;2002年01期
3 袁竹林,李伟力,魏星,凡凤仙,沈湘林;细微颗粒在行波和驻波声场中运动特性数值实验[J];东南大学学报(自然科学版);2005年01期
4 李言钦,周怀春;声波法监测锅炉炉膛二维复杂空气动力场的模拟研究[J];动力工程;2004年06期
5 安连锁,宋志强,姜根山,沈国清;考虑声波折射的声学锅炉温度场测量技术的研究[J];动力工程;2005年03期
6 颜彪,杨娟;关于希尔伯特变换的分析和研究[J];电气电子教学学报;2004年05期
7 黄庆康;声学炉内温度场实时监测系统[J];电站系统工程;2000年04期
8 安连锁;沈国清;张波;李科;梁亚园;张达勋;;电站锅炉中声学测温的试验研究[J];电站系统工程;2007年02期
9 赵玉坤;锅炉声波吹灰器应用探讨[J];电站系统工程;1998年05期
10 冯鸣;声学高温计——锅炉诊断的新工具[J];发电设备;1990年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘新永;蔡凤丽;裴晓根;;基于MATLAB的m序列的产生及相关特性仿真[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2009年05期
2 蔡凤丽;刘新永;江力;;基于LP法对截断巴克码旁瓣抑制MATLAB仿真分析[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2012年01期
3 姜学东,韦穗;基于彩色CCD的三色法测量炉膛火焰温度场分布[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年02期
4 王新新;布挺;;基于图像表面积的置乱程度评价算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年04期
5 林孝松;余情;;重庆市农业气候资源空间插值研究[J];安徽农业科学;2008年30期
6 问青青;吴达胜;;山核桃适生环境研究[J];安徽农业科学;2010年20期
7 朱运海;武红智;孙然好;张百平;韩芳;;张家口地区水热因子的空间插值及其变化趋势分析[J];安徽农业科学;2010年35期
8 李丽双;张颖;;基于GIS的东北地区气象要素空间插值方法[J];安徽农业科学;2012年09期
9 陈晶晶;胡蓓蓓;王军;陈振楼;许世远;叶明武;;天津降水数据的空间插值分析[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2010年04期
10 蔡凤丽;刘新永;;一种基于LP法Baker旁瓣抑制匹配滤波器的设计[J];安徽科技学院学报;2012年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Modern pollen distributions in Qinghai-Tibetan Plateau and the development of transfer functions for reconstructing Holocene environmental changes[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 牛满仓;战兴群;刘卫;刘莉;;卫星导航信号的扩频码设计[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
3 龙建军;吴百海;温国成;;两列超声波信号相位差实时估计算法对比研究[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年
4 TUNGSHENG LIU;;Distribution of carbon isotope composition of modern soils on the Qinghai-Tibetan Plateau[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○四学术论文汇编·第四卷(新生代·地磁与空间电磁·工程地质与应用地球物理)[C];2004年
5 张勇;何彬;张全虎;冯朝;;层析γ扫描图像重建的迭代算法[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第5册)[C];2009年
6 高歌;龚乐冰;赵珊珊;;三峡地区日降水量网格插值方法研究[A];三峡库区强降水诱发地质灾害研究[C];2005年
7 卢小芬;;燃烧火焰温度测量法的实验研究[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(上册)[C];2004年
8 刘潺;陈林;彭启琮;;m序列在远程控制中的一种应用[A];2006中国西部青年通信学术会议论文集[C];2006年
9 甄成刚;张丽静;张芳娥;;炉膛火焰图像处理及三波长测温算法的研究[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
10 王琳;姜根山;安连锁;;锅炉管道泄漏点定位方法研究[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘金婷;多陆面模式、多驱动场对新疆地区陆面过程模拟研究及结果集成[D];中国海洋大学;2010年
2 张秀娟;亚热带常绿叶林光能和水分利用效率研究[D];北京林业大学;2011年
3 梁钦锋;扩散火焰形态及气化炉内熔渣沉积与传热规律研究[D];华东理工大学;2010年
4 曾和平;金沙江支流龙川江流域河流输沙特征及其对气候和地表覆被变化的响应[D];昆明理工大学;2009年
5 刘亦安;基于太赫兹技术的多相流检测研究[D];浙江大学;2010年
6 郑华文;核电站松动件定位方法的研究[D];浙江大学;2010年
7 樊炜;海底热液口温度场声学测量技术研究[D];浙江大学;2010年
8 林小夏;产品设计、仿真与数控加工异构信息集成技术及应用研究[D];浙江大学;2011年
9 孙亦鹏;基于多光谱分析的火焰温度及烟黑浓度分布检测[D];华中科技大学;2011年
10 王浩全;超声阵列层析成像检测方法研究[D];中北大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈林;基于GIS的流域水文数据的时空分析[D];山东科技大学;2010年
2 吴琴琴;近水面目标主要声源识别声全息技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 闫文浩;恒温炉内铸件温度无线检测系统设计[D];大连理工大学;2010年
4 冯慧慧;基于作物模型和GIS的县域水稻产量动态预测技术研究[D];安徽农业大学;2010年
5 陶化龙;四角切圆炉单层燃烧器出口流场特征参数提取方法的研究[D];长沙理工大学;2010年
6 沈翀;基于灰度梯度共生矩阵最大熵估计的盲视频水印算法[D];苏州大学;2010年
7 王凤久;基于传声器阵列的三维空间声源定位系统的研究[D];河北工程大学;2010年
8 高宝庆;基于迭代法的电容层析成像图像重建算法[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 王怀;基于轨迹图像的煤粉颗粒速度和粒径测量试验研究[D];浙江大学;2011年
10 屈鹏;外热式坩埚TD盐浴炉的研究与改进[D];武汉理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜学东,韦穗;基于彩色CCD的三色法测量炉膛火焰温度场分布[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年02期
2 葛传力;热电站锅炉安全保护与火焰检测[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年01期
3 解同信;;最小二乘法求作拟合直线[J];北京工业职业技术学院学报;2006年03期
4 贾云得,冷树林,刘万春,裴洪安;四元被动声敏感阵列定位模型分析和仿真[J];兵工学报;2001年02期
5 杜建卫;小波分析及应用概况[J];北京石油化工学院学报;2001年01期
6 贾莉娜;声学法二维温场重建算法及仿真分析[J];本溪冶金高等专科学校学报;2002年01期
7 王宇,王乘,刘吉平;一种基于数学形态学的遥感图像边缘检测算法[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2003年02期
8 赵未莲;;基于小波变换的阈值语音信号去噪[J];重庆科技学院学报;2005年04期
9 袁涛;李太福;郭平;;基于多参数融合的火焰模糊PID控制[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2009年02期
10 原贺新,刘海英,于春来;虚拟仪器在区域锅炉房供热自动控制中的应用[J];城市管理与科技;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王琳;姜根山;安连锁;;锅炉管道泄漏点定位方法研究[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 卫成业;燃煤锅炉炉膛火焰温度场和浓度场测量及燃烧诊断的研究[D];浙江大学;2001年
2 周洁;基于光学波动法和相关原理的颗粒测量及多波长火焰温度分析[D];浙江大学;2001年
3 傅志中;红外扫描成像动目标检测跟踪技术与DSP实时实现[D];电子科技大学;2002年
4 李晓兵;多层螺旋CT在胰腺癌诊断中的价值及可切除性评价的研究[D];第二军医大学;2002年
5 李戈;超细煤粉再燃机理及细粉分离技术研究[D];浙江大学;2003年
6 夏振海;煤粉浓淡直流燃烧器气固多相流动的数值试验研究[D];浙江大学;2002年
7 吴艳;多传感器数据融合算法研究[D];西安电子科技大学;2003年
8 陈彦桥;单元机组模糊多模型协调控制系统研究[D];华北电力大学(河北);2004年
9 周黎辉;神经网络在过程辨识与控制中的应用研究[D];华北电力大学(河北);2004年
10 甄成刚;基于图像处理技术的炉膛火焰检测方法研究[D];华北电力大学(河北);2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许占伟;基于DSP的被动声定位技术研究[D];南京理工大学;2003年
2 徐光芬;某体育馆气流组织的CFD分析[D];重庆大学;2003年
3 孙龙彪;电站锅炉燃烧过程的在线监测及优化[D];华北电力大学(北京);2004年
4 沈国清;声学方法重建炉内温度场的算法研究[D];华北电力大学(河北);2004年
5 苗玉杰;医用红外测温仪及温度补偿技术的研究[D];燕山大学;2005年
6 宋志强;声波折射对炉内声学测温技术的影响[D];华北电力大学(河北);2005年
7 刘小刚;基于四元十字阵的声被动定位研究[D];南京理工大学;2005年
8 王琼;燃气燃烧火焰燃烧过程光学测量方法研究[D];浙江大学;2005年
9 刘海波;抗混响技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 陈宏起;全辐射反射式红外测温技术研究[D];吉林大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张雨;王明吉;;二维方形边界温度场声学测温仿真重建研究[J];商业文化(下半月);2012年12期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李坤;声学法三维温度场重建技术的研究[D];沈阳工业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宫剑,毕红军,贾怀义;Kasami扩频序列的研究[J];北方交通大学学报;2001年03期
2 李合生,毛剑琴,韩宇;小波变换在大地回波噪声处理中的应用[J];北京航空航天大学学报;2001年02期
3 陈隽永,徐庆,徐继麟;超宽带雷达中基于小波变换的时延估计方法[J];电波科学学报;2001年02期
4 何正权,何旭;多次采样与希尔伯特变换[J];电子科技大学学报;1997年05期
5 孙永梅,邱天爽;一种基于分数低阶协方差的维纳加权时间延迟估计方法[J];大连理工大学学报;2004年03期
6 周怀春,娄新生,尹鹤龄,邓元凯,顾一之,孙国俊;单色火焰图象处理技术在锅炉燃烧监控中的应用研究[J];电力系统自动化;1996年10期
7 严杰,郭红星,常鸿森,保宗悌;一种新的基于敏感场变换的电容层析成象算法[J];电路与系统学报;1999年02期
8 周怀春,韩才元;应用火焰探测诊断煤粉燃烧的试验研究[J];动力工程;1993年04期
9 周玉铭,朱建宁,王妍芃,张晓鹏;自补偿平衡式双热偶高温气流温度测量[J];动力工程;1993年04期
10 薛飞,黄国权,李晓东,马增益,王飞,卫成业,严建华,岑可法;CCD计测量燃烧室截面温度场的原理研究[J];动力工程;1999年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 周洁;基于光学波动法和相关原理的颗粒测量及多波长火焰温度分析[D];浙江大学;2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 字正华;石庚辰;;基于LMS自适应算法的瞬态信号时延估计[J];探测与控制学报;2006年01期
2 李从英;王建英;尹忠科;张江利;;基于四阶累积量自适应时延估计的改进[J];铁道学报;2006年06期
3 梁立涛;韩峰;樊昕;甘世明;;相干干扰对时延估计的影响研究[J];探测与控制学报;2007年06期
4 苗锦;刘志强;张跟鹏;;基于互相关的时延估计方法及其精度分析[J];舰船电子工程;2008年06期
5 沈国清;安连锁;姜根山;梁亚园;张达勋;;电站锅炉声学测温中时间延迟估计的仿真研究[J];中国电机工程学报;2007年11期
6 熊秋犇;杨景曙;王江;;一种基于RLS算法的自适应时延估计算法[J];电子信息对抗技术;2010年02期
7 沈国清;吴智泉;安连锁;李科;姜根山;;基于少量声学数据的炉内温度场重建[J];动力工程;2007年05期
8 字正华;石庚辰;;基于短时傅立叶变换谱图的非平稳信号时延估计方法[J];探测与控制学报;2007年06期
9 蒋忠进,林君,陈祖斌;离散小波变换在Chirp信号检测与时延估计中的应用[J];自动化仪表;2003年10期
10 邵富春;赵玉荣;;心电图逆问题[J];中国医疗器械杂志;1983年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈海泉;曲宏飞;;用换向隐函算法模拟燃油辅锅炉炉膛内的流场[A];大连海事大学校庆暨中国高等航海教育90周年论文集(机电分册)[C];1999年
2 范革;全广敏;;锅炉低负荷运行之对策[A];设备维修与改造技术论文集[C];2000年
3 陈畅;曹佩文;;浅谈水煤浆技术及应用[A];2009全国染整行业节能减排新技术研讨会论文集[C];2009年
4 陈立明;;加强锅炉运行调整 提高锅炉运行经济性[A];浙江电力科学发展[C];2005年
5 叶武;;提高蒸汽发生量的研究[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十四届焦化学术年会论文集[C];2008年
6 张俊;顾亚平;张宏彬;;电厂锅炉煤渣探测的研究[A];中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术研讨会学术交流论文集[C];2008年
7 董景波;郭宇殊;;单片机在锅炉汽包水位自动控制系统中的应用[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
8 苏春友;;关于沸腾式省煤器弯管冲蚀及联箱焊口裂纹的原因分析及处理[A];河北冶金学会炼铁技术暨学术年会论文集[C];2006年
9 余文斌;马富金;李晓平;许宏伟;;在役电站锅炉压力容器定期检验中重点部位检验的探讨[A];2006年云南电力技术论坛优秀论文集[C];2006年
10 翁明钧;;发耳电厂1#炉汽包吊装方法[A];发耳电厂4×600MW机组工程施工论文总结汇编[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 谢辉 通讯员 王文坡;翅膀断了,也要飞[N];保定日报;2006年
2 记者 朱振国通讯员 吴素华;华北电力大学育人“重实践、强能力”[N];光明日报;2007年
3 赵栋陈华 仇必鳌;构筑“大电力”学科体系[N];中国电力报;2007年
4 吴素华;华北电力大学:新增风能动力等专业[N];中国教育报;2007年
5 赵凤华;华北电力大学45年培养7万人才[N];科技日报;2003年
6 张莉;中国锅炉产业的骄子[N];光明日报;2000年
7 ;华北电力大学校园里的“洋博士军团”[N];科技日报;2003年
8 通讯员 吴素华;华北电力大学重点项目通过教育部验收[N];中国电力报;2006年
9 记者 王渊通讯员 张朝辉 宋涛;国内首家可再生能源学院在华北电力大学成立[N];河北经济日报;2007年
10 王新红;我区与华北电力大学签署战略合作框架协议[N];新疆日报(汉);2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 沈国清;基于声波理论的炉膛温度场在线监测技术研究[D];华北电力大学(北京);2007年
2 樊炜;海底热液口温度场声学测量技术研究[D];浙江大学;2010年
3 黎英云;微弱多径信号时延估计技术研究[D];华中科技大学;2009年
4 崔玮玮;基于麦克风阵列的声源定位与语音增强方法研究[D];清华大学;2009年
5 姜根山;锅炉管道泄漏声行为特性研究[D];华北电力大学(河北);2006年
6 王明吉;气体介质温度场声学测量方法与技术研究[D];东北石油大学;2012年
7 蒋忠进;弹性波Chirp信号检测与时延估计研究[D];吉林大学;2004年
8 刘冬;弥散介质温度场重建的辐射反问题研究[D];浙江大学;2010年
9 陈冠男;声学法仓储粮食温度检测关键技术的研究[D];沈阳工业大学;2012年
10 徐庆;信号设计及高分辨雷达目标信息提取技术研究[D];电子科技大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐娟;不同环境下的时延估计算法及其仿真研究[D];南京信息工程大学;2007年
2 李幸远;麦克风阵列语音增强系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2008年
3 李科;声学法测量炉膛温度场系统的设计研究[D];华北电力大学(北京);2008年
4 卜丽军;陈塘热电1028t/h锅炉燃烧系统优化控制试验研究[D];华北电力大学(河北);2009年
5 刘洋;基于DSP的管道泄漏相关检测定位系统的基础研究[D];内蒙古大学;2007年
6 葛慧;改进的小波神经网络在声学测温系统中的应用研究[D];山东理工大学;2009年
7 张波;声学法测量炉内温度场的研究[D];华北电力大学(北京);2007年
8 吉宏宇;基于高阶谱的时延估计方法研究[D];吉林大学;2004年
9 胡正伟;无源时差定位中时延估计方法的研究[D];兰州交通大学;2012年
10 孟颖超;锅炉炉内过程数值模拟软件Florean的开发与应用[D];华北电力大学(北京);2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026