Technologie

Het geluid is een krachtig instrument voor metingen en karakterisering van bepaalde fysieke kenmerken van lucht en gassen in het algemeen. Door het potentieel van geluid te erkennen, heeft SEI haar deskundigheid toegespitst op de akoestische fysica, de elektronica, de verwerking van digitale signalen en de ontwikkeling van software om zeer vernieuwende producten te creëren die gebruik maken van het geluid om echte problemen op te lossen in een groot aantal industriële toepassingen.

Geluidsgolven kunnen gebruikt worden om op nauwkeurige wijze de gastemperatuur te meten. Onze allesomvattende Boilerwatch®MMP systemen zijn ideaal voor verschillende trajecten en voor het opmaken van contourkaarten en kaarten van de temperatuurverdeling.

Bijkomende informatie en toepassingen van SEI's gepatenteerde akoestische technologieën is te vinden in verschillende industriële publicaties (zie Publicaties), waaronder gepubliceerde artikels en documenten van technische conferenties. Zie ook onze Literatuurpagina voor Haalbaarheidstesten, Rapporten en Gegevensbladen.

Meting van de Gastemperatuur

De gastemperatuur is één van de belangrijkste te meten parameters in een groot aantal industriële processen. Het progressief ontwerp en de bediening van boilers die werken op koolstof, olie, stookolie, aardgas, chemische stoffen uit zwart residuloog en afvalstoffen, hangt meer en meer af van de kritische controle en evaluatie van de gastemperatuuromstandigheden in de oven en oververhittingssecties van het thermisch proces.

Succesvolle bediening van de boilers en prestatieoptimalisatie vereisen aandacht voor de boilertemperaturen en een correcte en volledige verbranding van alle gebruikte brandstoffen. Kleine oververhittingen waaraan elke metaalverwerkingsinstallatie onderworpen wordt veroorzaakt vermindering van de levensverwachting van de uitrusting waardoor de beschikbaarheidsindexen van de eenheid afnemen en het aantal reparaties door noodgedwongen onderbrekingen toenemen. Rechtstreekse en nauwkeurige metingen van de gastemperatuur kunnen een kostbaar controlemiddel zijn voor deze kosten en nuttige informatie bieden voor het ontwerp en de bediening van boilers, ovens en vele andere industriële processen.

Theorie van de Akoestische Temperatuurmeting

Het is bekend dat de snelheid van het geluid een functie is van de temperatuur van het milieu waarin de geluidsgolf zicht voortbeweegt. In afstandsmetingssysteem wordt deze variatie in geluidssnelheid behandeld als een fout die een aangepaste correctie vereist. In de Akoestische Pyrometrie leveren de wijzigingen in de geluidssnelheid de gewenste meting op.

De meting van de vliegtijd van het geluid voor afstandsberekeningen in meteorologische, hydrologische en industriële toepassingen is reeds lange tijd bekend. De temperatuurbepaling daarentegen vereist de meting van de vliegtijd van een akoestische impuls over een bekende afstand. Deze meting levert de gemiddelde temperatuur op van het gasmilieu langsheen het akoestisch traject.

De principes die te maken hebben met de akoestische pyrometrie zijn duidelijk. De geluidssnelheid (c) in een gas staat in verband met de gastemperatuur door de volgende vergelijking:

In theorie vereist een Akoestische Pyrometer enkel een geluidsbron (de zender) om in één kant van de oven te worden geplaatst, en een ontvanger of microfoon die in de tegenovergestelde plaats wordt geïnstalleerd. De zender produceert een geluidsimplus en de ontvanger detecteert het. Door de tijd te meten die de geluidsgolf nodig heeft om van de zender naar de ontvanger te reizen, kunnen we aangezien de afstand bekend en onveranderlijk is eenvoudigweg de gastemperatuur berekenen over het traject die de akoestische impuls heeft afgelegd.

Deze methode is in de praktijk daarentegen wel een hele uitdaging. Het werd bijvoorbeeld vastgesteld dat het praktisch frequentiegebied voor een geluidsimpuls in een oven van een verwarmingsketel met groot vermogen tussen de 500 en de 2000 Hz ligt. Aangezien het gebruikte gas een temperatuur kan bereiken van 3000 graden F, is het eveneens mogelijk dat de akoestische snelheid boven de 880 meter/seconde ligt terwijl de golflengte van het signaal ongeveer 1 meter is. De vliegtijd van de geluidsimpuls moet omgezet worden in een fractie van een golflengte om een praktische temperatuurresolutie en een aanvaardbare systeemzekerheid te verkrijgen. Er duiken eveneens problemen op omdat het akoestisch traject in het algemeen vervormd wordt door sterke thermische fluctuaties en snelheidswijzigingen alsmede door holtes tussen de buizenennetten die zich op verschillende plaatsen in de verwarmingsketel bevinden.

Eens de geluidssnelheid bekend is kan de temperatuur berekend worden door de vergelijkingen (1) en (2) te combineren waardoor een resultaat bereikt wordt dat het verband tussen de gastemperatuur, de afstand en de vliegtijd uitdrukt:

Om de gastemperatuur te meten in een oven wordt de afstand (d) tussen de akoestische zender en de ontvanger vastgesteld en eenvoudig gemeten, waarbij de akoestische constante (B) wordt berekend op basis van een analyse van de brandstof of het rookgas en de vliegtijd (t) wordt gemeten door de Akoestische Pyrometer. Vanuit die informatie wordt de gemiddelde gastemperatuur tijdens het traject berekend.