[發明專利]一種電站鍋爐高溫受熱面安全性在線監測方法

有效

• 申請號: 201611123426.1
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106642059B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 馬漢軍;鄧衛梅;高維;高霞
• 申請（專利權）人: 國電龍源電力技術工程有限責任公司
• 主分類號: F22B35/00
• 分類號: F22B35/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙)11387
• 代理人: 劉春成

技術領域

本發明涉及一種安全監測方法，具體涉及一種電站鍋爐高溫受熱面安全性在線監測方法。

背景技術

鍋爐作為火電機組最重要的主機之一，保證其安全穩定運行至關重要。目前，鍋爐事故中最多的是“四管爆破”，由于過再熱器長期工作在惡劣環境中，其超溫和爆管次數所占的比例最大。據統計，鍋爐高溫受熱面爆管事故占鍋爐事故的百分之六十以上。

發生爆管事故，將會降低設備的可用率，增加發電成本。若1臺300MW鍋爐爆管1次，按每次停爐搶修耗時3天，負荷率60％計算，將減少發電約1300萬kWh，加上機組啟停損失，爆管造成的直接經濟損失是相當大的。因此，對鍋爐高溫受熱面金屬壁溫進行在線安全性監測，對異常情況進行安全預警，從而提醒運行人員及時調整運行工況，是相關技術人員一直關心的問題。

中國專利CN 102494325B公布了一種電站鍋爐高溫管系爐內動態壁溫監測的方法，通過建立高溫受熱面壁溫的穩態計算模型，實現了高溫管段壁溫的在線計算，然而該方法沒有區分鍋爐穩態與非穩態運行狀態，當鍋爐處于非穩態運行工況時，其所建立的壁溫穩態計算模型并不能適用，若在非穩態條件下使用穩態計算模型，將導致較大的計算結果偏差，從而造成鍋爐高溫受熱面安全在線監測系統的失效；

中國專利CN 103672846B公布了一種鍋爐過熱器/再熱器受熱面壁溫及氧化皮厚度的監測方法，通過建立壁溫計算的神經網絡模型，實現壁溫的在線監測，建立神經網絡模型需要大量準確的樣本數據，然而鍋爐高溫受熱面壁溫獲取難度較大，且樣本的準確程度對計算結果的準確程度產生直接影響，難以實現工程化應用。

此外，隨著鍋爐運行工況、煤質以及運行時間等外部條件的變化，鍋爐高溫受熱面壁溫水平是不斷變化的，在壁溫的安全性監測過程中，如何根據上述條件變化，不斷更新高溫受熱面壁溫安全監測判據，是鍋爐高溫受熱面安全性在線監測系統必須解決的技術問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種電站鍋爐高溫受熱面安全性在線監測方法。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種電站鍋爐高溫受熱面安全性在線監測方法，其特征在于：包括數據采集與預處理模塊、鍋爐穩態運行工況識別模塊、鍋爐高溫受熱面壁溫計算模塊以及高溫受熱面壁溫安全預警模塊；

具體步驟為：

步驟1：由數據采集與預處理模塊通過OPC方式從DCS或SIS系統采集鍋爐負荷、高溫受熱面進出口煙溫汽溫數據，通過數據庫接口采集關系數據庫中存放的各高溫受熱面歷史典型壁溫數據，對采樣數據進行濾波處理供其他模塊作為輸入數據使用；

步驟2：由鍋爐穩態運行工況識別模塊判斷鍋爐機組當前是否處于穩態運行工況，當鍋爐處于穩態運行工況時，則執行步驟3；否則，結束計算過程；

步驟3：由鍋爐高溫受熱面壁溫計算模塊根據鍋爐各高溫受熱面進出口煙溫、汽溫，計算各高溫受熱面金屬壁溫；

步驟4：由高溫受熱面壁溫安全預警模塊對各高溫受熱面的金屬壁溫進行在線安全預警分析，當發現壁溫異常時輸出壁溫安全告警。

所述鍋爐穩態運行工況識別模塊的輸入為鍋爐實時負荷濾波值，輸出為計算使能信號，當判斷鍋爐機組處于穩態運行工況時，輸出的計算使能信號值為1，否則，輸出的計算使能信號值為0；

判斷鍋爐機組是否處于穩態運行工況的具體方法為：

按下式計算連續N個鍋爐負荷濾波值D_i的方差s：

式中：N為計算鍋爐負荷濾波方差的樣本數；M為鍋爐負荷濾波級數；D_i為第i個鍋爐負荷原始值；D_i′為第i個鍋爐負荷濾波值；為N個鍋爐負荷濾波值的算術平均值；M、N的取值與鍋爐負荷采樣頻率t有關，當t≤5s時，M在10～50范圍內取值，N在10～20范圍內取值，當t＞5s時，M、N在10以內取值；

若連續N個鍋爐負荷濾波值D_i的方差s小于等于閾值θ時，則認為鍋爐機組當前處于穩態狀態，否則，處于非穩態狀態；通常情況下，閾值θ可在0.5～1.5范圍內取值。

所述鍋爐高溫受熱面壁溫計算模塊的輸入部分包括計算使能信號、各測點采樣數據的濾波值，輸出為各高溫受熱面金屬壁溫；

高溫受熱面金屬壁溫的具體計算方法為：