本發(fā)明屬于火電廠節(jié)能增效，涉及一種電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來煤價(jià)高企，火電廠的運(yùn)營(yíng)成本居高不下；伴隨可再生能源裝機(jī)占比過半，我國(guó)火電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)與機(jī)組上網(wǎng)電量均出現(xiàn)大幅度下滑，行業(yè)已出現(xiàn)較大面積的虧損。

2、電廠營(yíng)運(yùn)成本中燃料成本占比超過70％，為擺脫虧損狀態(tài)，部分電廠通過大比例的摻燒低價(jià)劣質(zhì)煤來壓降燃料成本，最終成功實(shí)現(xiàn)了企業(yè)減虧甚至扭虧。低價(jià)劣質(zhì)煤主要包括低熱值煤以及易結(jié)焦的高硫、高堿煤，因此鍋爐的高溫受熱面出現(xiàn)了嚴(yán)重的積灰結(jié)渣問題，如圖1所示，影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在降本增效的總體要求之下，火電廠高比例摻燒低價(jià)劣質(zhì)煤是必然選擇，解決由此引發(fā)的受熱面嚴(yán)重灰污問題，需要開發(fā)出一套功能可靠的受熱面積灰結(jié)焦檢測(cè)裝置。

3、目前對(duì)于鍋爐受熱面積灰結(jié)渣的檢測(cè)，主要包括模型預(yù)測(cè)法和攝像頭觀測(cè)法。模型預(yù)測(cè)法基于熱力學(xué)、傳熱學(xué)基本原理，結(jié)合人工智能算法做預(yù)測(cè)，優(yōu)點(diǎn)是純軟件，成本低，缺點(diǎn)是：能利用的測(cè)點(diǎn)數(shù)量少，無法代表煙氣、工質(zhì)的整體換熱特性，導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果的精度低，達(dá)不到工程應(yīng)用的要求。攝像頭觀測(cè)法則是將專用的高溫?cái)z像頭伸入到爐膛或煙道中直接觀測(cè)，優(yōu)點(diǎn)是直觀，精度高，缺點(diǎn)是設(shè)備造價(jià)、觀測(cè)范圍小，這限制了其進(jìn)一步的商業(yè)化。

4、綜上，開發(fā)一套低成本、高精度的鍋爐受熱面積灰結(jié)渣檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于指導(dǎo)火電廠摻燒劣質(zhì)煤、降低燃料成本具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)能夠?qū)﹄姀S鍋爐受熱面灰污進(jìn)行檢測(cè)，并且具有成本低以及測(cè)量精度高的特點(diǎn)。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一方面，本發(fā)明所述電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法，包括：

4、獲取當(dāng)前機(jī)組的工況支撐參數(shù)；

5、根據(jù)所述當(dāng)前機(jī)組的工況支撐參數(shù)，依據(jù)工況支撐參數(shù)與灰污特征場(chǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)；

6、測(cè)量煙道內(nèi)若干測(cè)點(diǎn)處的氣流聲音信息以及振動(dòng)頻譜特征信息；

7、根據(jù)測(cè)量得到的煙道內(nèi)各測(cè)點(diǎn)處的氣流聲音信息以及振動(dòng)頻譜特征信息，構(gòu)建實(shí)時(shí)灰污特征場(chǎng)；

8、將所述預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)與實(shí)時(shí)灰污特征場(chǎng)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷電廠鍋爐受熱面的灰污程度。

9、進(jìn)一步的，所述將所述預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)與實(shí)時(shí)灰污特征場(chǎng)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷電廠鍋爐受熱面的灰污程度的過程為：

10、計(jì)算預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)與實(shí)時(shí)灰污特征場(chǎng)之間的高差和集中度；

11、根據(jù)預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)與實(shí)時(shí)灰污特征場(chǎng)之間的高差和集中度，確定電廠鍋爐受熱面的灰污程度。

12、進(jìn)一步的，所述當(dāng)前機(jī)組的工況支撐參數(shù)包括機(jī)組負(fù)荷、總煤量以及總風(fēng)量。

13、進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述當(dāng)前機(jī)組的工況支撐參數(shù)，依據(jù)工況支撐參數(shù)與灰污特征場(chǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)之前還包括：

14、正常情況下，測(cè)量不同工況支撐參數(shù)下，煙道內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的氣流聲音信息以及振動(dòng)頻譜特征信息，將每一工況支撐參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的煙道內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的氣流聲音信息以及振動(dòng)頻譜特征信息組成一個(gè)數(shù)據(jù)條，并存儲(chǔ)至灰污特征場(chǎng)歷史庫；

15、根據(jù)所述灰污特征場(chǎng)歷史庫內(nèi)的數(shù)據(jù)生成灰污特征場(chǎng)，以形成工況支撐參數(shù)與灰污特征場(chǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

16、進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述灰污特征場(chǎng)歷史庫內(nèi)的數(shù)據(jù)生成灰污特征場(chǎng)，以形成工況支撐參數(shù)與灰污特征場(chǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的過程為：

17、對(duì)灰污特征場(chǎng)歷史庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

18、將所述灰污特征場(chǎng)歷史庫中的數(shù)據(jù)條進(jìn)行分組，以形成等工況組；

19、以等工況組中聲音頻率的中位數(shù)和振動(dòng)位移的中位數(shù)為0海拔，將等工況組中的各聲音頻率以及振動(dòng)位移按照數(shù)值大小進(jìn)行離散分布，以形成聲音頻率3d散點(diǎn)圖及振動(dòng)位移3d散點(diǎn)圖；

20、對(duì)所述聲音頻率3d散點(diǎn)圖中的各點(diǎn)及其相鄰點(diǎn)進(jìn)行連接，對(duì)所述振動(dòng)位移3d散點(diǎn)圖中的各點(diǎn)及其相鄰點(diǎn)進(jìn)行連接，以形成聲音頻率原始特征場(chǎng)和振動(dòng)位移原始特征場(chǎng)；

21、對(duì)所述聲音頻率原始特征場(chǎng)和振動(dòng)位移原始特征場(chǎng)進(jìn)行平滑化及渲染處理，得到灰污特征場(chǎng)。

22、進(jìn)一步的，所述對(duì)灰污特征場(chǎng)歷史庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的過程為：

23、對(duì)灰污特征場(chǎng)歷史庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選。

24、進(jìn)一步的，通過測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量煙道內(nèi)若干測(cè)點(diǎn)處的氣流聲音信息以及振動(dòng)頻譜特征信息。

25、進(jìn)一步的，所述測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)量桿、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、密封箱、測(cè)量頭、支架、就地控制器及控制器，測(cè)量桿位于所述支架上，測(cè)量桿的一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連接，測(cè)量桿的另一端穿過密封箱插入于煙道內(nèi)后與測(cè)量頭相連接，所述測(cè)量頭上設(shè)置有若干測(cè)振儀及音頻采集器，所述測(cè)振儀及音頻采集器的輸出端與就地控制器的輸入端相連接，就地控制器與控制器相連接。

26、進(jìn)一步的，在工作時(shí)，控制器向就地控制器發(fā)出測(cè)量指令，就地控制器根據(jù)所述測(cè)量指令控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)測(cè)量桿帶動(dòng)測(cè)量頭從密封箱內(nèi)伸出并伸入到煙道中，通過測(cè)振儀及音頻采集器測(cè)量煙道內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的氣流聲音信息及振動(dòng)頻譜特征信息，并通過線纜發(fā)送至就地控制器中，然后經(jīng)就地控制器轉(zhuǎn)發(fā)至控制器中。

27、本發(fā)明所述的電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)系統(tǒng)，包括：

28、獲取模塊，用于獲取當(dāng)前機(jī)組的工況支撐參數(shù)；

29、查找模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前機(jī)組的工況支撐參數(shù)，依據(jù)工況支撐參數(shù)與灰污特征場(chǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)；

30、測(cè)量模塊，用于測(cè)量煙道內(nèi)若干測(cè)點(diǎn)處的氣流聲音信息以及振動(dòng)頻譜特征信息；

31、構(gòu)建模塊，用于根據(jù)測(cè)量得到的煙道內(nèi)各測(cè)點(diǎn)處的氣流聲音信息以及振動(dòng)頻譜特征信息，構(gòu)建實(shí)時(shí)灰污特征場(chǎng)；

32、比較模塊，用于將所述預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)與實(shí)時(shí)灰污特征場(chǎng)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷電廠鍋爐受熱面的灰污程度。

33、本發(fā)明具有以下有益效果：

34、本發(fā)明所述的電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法及系統(tǒng)在具體操作時(shí)，根據(jù)所述當(dāng)前機(jī)組的工況支撐參數(shù)，依據(jù)工況支撐參數(shù)與灰污特征場(chǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)，再根據(jù)測(cè)量得到的煙道內(nèi)若干測(cè)點(diǎn)處的氣流聲音信息以及振動(dòng)頻譜特征信息構(gòu)建實(shí)時(shí)灰污特征場(chǎng)，利用實(shí)時(shí)灰污特征場(chǎng)與預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)進(jìn)行比較，以判斷電廠鍋爐受熱面的灰污程度，可靠程度較高，同時(shí)煙道全截面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量，包含的測(cè)點(diǎn)多，結(jié)果代表煙道整體的可信度高，從而大大提高了檢測(cè)的精度，使得本發(fā)明具備更高的工程實(shí)用性。

技術(shù)特征：

1.一種電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法，其特征在于，所述將所述預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)與實(shí)時(shí)灰污特征場(chǎng)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷電廠鍋爐受熱面的灰污程度的過程為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法，其特征在于，所述當(dāng)前機(jī)組的工況支撐參數(shù)包括機(jī)組負(fù)荷、總煤量以及總風(fēng)量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前機(jī)組的工況支撐參數(shù)，依據(jù)工況支撐參數(shù)與灰污特征場(chǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)之前還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述灰污特征場(chǎng)歷史庫內(nèi)的數(shù)據(jù)生成灰污特征場(chǎng)，以形成工況支撐參數(shù)與灰污特征場(chǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的過程為：

6.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法，其特征在于，所述對(duì)灰污特征場(chǎng)歷史庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的過程為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法，其特征在于，通過測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量煙道(9)內(nèi)若干測(cè)點(diǎn)處的氣流聲音信息以及振動(dòng)頻譜特征信息。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法，其特征在于，所述測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)量桿(4)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、密封箱(5)、測(cè)量頭(6)、支架(2)、就地控制器(3)及控制器(1)，測(cè)量桿(4)位于所述支架(2)上，測(cè)量桿(4)的一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連接，測(cè)量桿(4)的另一端穿過密封箱(5)插入于煙道(9)內(nèi)后與測(cè)量頭(6)相連接，所述測(cè)量頭(6)上設(shè)置有若干測(cè)振儀(7)及音頻采集器(8)，所述測(cè)振儀(7)及音頻采集器(8)的輸出端與就地控制器(3)的輸入端相連接，就地控制器(3)與控制器(1)相連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法，其特征在于，在工作時(shí)，控制器(1)向就地控制器(3)發(fā)出測(cè)量指令，就地控制器(3)根據(jù)所述測(cè)量指令控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)測(cè)量桿(4)帶動(dòng)測(cè)量頭(6)從密封箱(5)內(nèi)伸出并伸入到煙道(9)中，通過測(cè)振儀(7)及音頻采集器(8)測(cè)量煙道(9)內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的氣流聲音信息及振動(dòng)頻譜特征信息，并通過線纜發(fā)送至就地控制器(3)中，然后經(jīng)就地控制器(3)轉(zhuǎn)發(fā)至控制器(1)中。

10.一種電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種電廠鍋爐受熱面灰污檢測(cè)方法及系統(tǒng)，包括：獲取當(dāng)前機(jī)組的工況支撐參數(shù)；根據(jù)所述當(dāng)前機(jī)組的工況支撐參數(shù)，依據(jù)工況支撐參數(shù)與灰污特征場(chǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)；測(cè)量煙道內(nèi)若干測(cè)點(diǎn)處的氣流聲音信息以及振動(dòng)頻譜特征信息；根據(jù)測(cè)量得到的煙道內(nèi)各測(cè)點(diǎn)處的氣流聲音信息以及振動(dòng)頻譜特征信息，構(gòu)建實(shí)時(shí)灰污特征場(chǎng)；將所述預(yù)測(cè)灰污特征場(chǎng)與實(shí)時(shí)灰污特征場(chǎng)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷電廠鍋爐受熱面的灰污程度，該方法及系統(tǒng)能夠?qū)﹄姀S鍋爐受熱面灰污進(jìn)行檢測(cè)，并且具有成本低以及測(cè)量精度高的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安熱工研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9