烟气流速流量监测 超声波时差法

烟气流速流量监测

超声波时差法

1

范围

本标准规定了基于超声波时差法烟气流速流量监测（以下简称流速流量仪）的术语和定义、方法原理、系统组成、技术要求、试验方法、安装要求、参比方法采样位置要求、比对监测。

本标准适用于烟道（烟囱）中低于40m/s的烟气流速在线监测。2

规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 16157固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法

HJ 75-2017固定污染源烟气（SO 2、NO X 、颗粒物）排放连续监测技术规范3

术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。3.1

烟气超声流速仪

exhaust gas ultrasonic velocity meters

利用超声波在烟气中的传播特性来测量流速的仪器。3.2

烟气超声流量仪

exhaust gas ultrasonic flow meters

利用烟气超声流速流量仪测量的流速计算出流量值的仪器，称为烟气超声流量仪。3.3

超声换能器

ultrasonic transducer

在电信号作用下产生声波输出，并将声波信号转换为电信号的器件。3.4

传播时间差法

transit-time difference method

在流动烟气中的相同行程内，用超声波顺流和逆流传播的时间差来确定沿声道的烟气平均流速的测量方法。3.5

声道路径acoustic path

超声波信号在成对的超声波换能器间传播的实际路径。

3.6

单声道流速流量仪single-path flow meter

只有一对换能器的流速流量仪。

3.7

双声道流速流量仪dual-paths flow meters

有两对换能器的流速流量仪。

3.8

三声道流速流量仪triple-paths flow meters

有三对换能器的流速流量仪。

3.9

四声道流速流量仪quadruple-paths flow meters

有四对换能器的流速流量仪。

3.10

多声道流速流量仪multiple-paths flow meters

有两对及两对以上换能器的流速流量仪。

3.11

声道角angle of inclination

声道与管道轴线之间的夹角。

3.12

测量平面sampling plance

声道正交于烟道或烟囱中心线的平面。

3.13

速度采样间隔velocity sampling interval

一对超声换能器或声道进行相邻两次气体流速测量的时间间隔。

3.14

测量声速average speed of sound

烟气超声流速流量仪各声道测量到的声速平均值。

3.15

调试检测performance testing

烟气超声流速流量仪安装、初调和至少正常连续运行168h后，于技术验收前对烟气超声流速流量仪进行的校准和校验。

3.16

速度场系数velocity field coefficient

采用参比方法与流速流量仪同步测量烟气流速，参比方法测量的烟气平均流速与同时间区间且相同状态的流速流量仪测量的烟气平均流速的比值。

4方法原理

4.1原理

流速流量仪是通过超声波脉冲的延迟时间差进行烟气流速的测量，发射装置和接收装置安装在测量管径的两侧，并于烟气流动方向成一定的声道角。

4.2方法

由于烟气流速的存在，超声波在烟气的顺流和逆流方向传播时存在一定的时间差，因此可以根据此时间差和管径的大小及安装位置，计算出烟气的流速值，根据流速值可以计算出当前烟气的流量值。

5系统组成

5.1构成

流速流量仪主要由超声换能器、信号处理单元、反吹单元和控制单元组成。

5.2类型

5.2.1流速流量仪换能器的数目不同，分为单声道流速流量仪和多声道流速流量仪。其中，多声道流速流量仪包括双声道流速流量仪、三声道流速流量仪和四声道流速流量仪。

5.2.2流速流量仪的输出方式有模拟量输出和数字量通讯输出。

5.3工作条件

a)烟气温度：-20℃～+480℃；

b)环境温度：-20℃～+55℃；

c)烟道直径或当量直径：0.3m～12.0m；

d)烟气流速：0.1m/s～40m/s；

e)分辨率：0.001m/s；

f)相对湿度：≤90%；

g)电源电压：AC（220±22）V；

h)大气压力：86kPa～106kPa；

i)接地要求：接地电阻≤4Ω。

6技术要求

6.1外观与结构

6.1.1现场初装的流速流量仪应有良好的表面处理，不得有毛刺、划痕、裂纹、锈蚀、霉斑和涂层剥落现象。密封面应平整，不得有损伤。

6.1.2检查电气元器件必须牢固可靠，不得因振动而松动或脱落。

6.2计量性能

a)量程：0m/s～40m/s；

b)烟气流速平均值：＞10m/s时，相对误差为±8%；

≤10m/s时，相对误差为±10%；

c)分辨率：0.001m/s；

d)各声道之间的最大声速差：0.5m/s。

6.3供电条件

电压AC（220±22）V，频率（50±0.5）Hz。在10℃～35℃，相对湿度≤85%条件下，电源引入线与机壳之间的绝缘电阻应不小于20MΩ。

6.4零点漂移

24h零点漂移≤±1%F.S.；一周零点漂移≤±2%F.S.。

6.5量程漂移

24h量程漂移≤±1%F.S.；一周量程漂移≤±2%F.S.。

6.6反吹功能

系统应具有反吹功能，目的是有效的隔离超声波换能器与烟气的接触，防止超声波换能器受到烟气的腐蚀和污染。

6.7安全功能

系统应具安全设置功能，以防止误操作和未经批准的参数设置。

6.8数据采集处理和输出功能

a)速度信号采集间隔：≤1s；

b)检测信号刷新间隔：≤5s；

c)信号输出方式：4mA～20mA模拟信号和RS485数字量通讯；

d)数据单位：流速m/s、流量m3/h。

7试验方法

7.1试验环境条件