[發明專利]一種基于火焰強度信號的鍋爐燃燒狀態在線診斷方法及系統

有效

• 申請號: 201811020459.2
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109185917B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 王錫輝;陳厚濤;朱曉星;王志杰;劉帥
• 申請（專利權）人: 湖南省湘電試驗研究院有限公司
• 主分類號: F23M11/04
• 分類號: F23M11/04
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種基于火焰強度信號分析的鍋爐燃燒狀態在線診斷方法及系統，方法實施步驟包括收集運行鍋爐的火焰強度信號歷史數據，確定燃燒狀態類別；選取診斷周期和表征燃燒狀態的特征參數向量；計算診斷周期內的特征參數向量值，一個周期的計算結果作為一個樣本；選取各類燃燒狀態的樣本各若干組并求取各狀態的聚類中心；在線計算診斷周期內特征參數向量值及其與各聚類中心的隸屬度；根據隸屬度取值確定待診斷樣本的燃燒狀態，實現在線診斷。本發明提供了一種工程上切實可行、成本較低、準確可靠的燃燒狀態診斷方法，可實時地指導運行人員定量把握燃燒狀況，有利于鍋爐的安全穩定運行，減輕運行人員的勞動強度，提高機組運行的智能化水平。

技術領域

本發明涉及火力發電機組鍋爐燃燒狀態監測技術，具體涉及一種基于火焰強度信號的鍋爐燃燒狀態在線診斷方法及系統。

背景技術

中國是一個煤電大國，近年來，隨著信息化和工業化深度融和的不斷發展，中國的電力裝備逐漸向智能化階段轉變，火電機組的智能化運行和深度調峰將成為發展趨勢。截止2017年3月煤電總裝機容量為超過10億千瓦。對于火電機組而言，機組智能運行可簡單分解為鍋爐、汽機、發電機和其他輔助系統的智能運行。其中，鍋爐智能運行的核心是組織安全、穩定、優質的燃燒，控制的先決條件為準確的燃燒狀態診斷。一方面，局限于能源結構，中國火電廠燃煤機組燃用劣質煤或混煤摻燒的情況比較普遍，而且為滿足電網調峰需要，火電機組頻繁進行大幅度負荷調整并長期在低負荷工況下運行，鍋爐穩燃能力較差。另一方面，隨著資源與環境的壓力與日俱增，監管部門對投產機組提出了更高的要求，包括提高效率、降低污染物的排放標準等。因此煤質變化頻繁、運行條件差、高效率、低排放等多重壓力，給電廠的運行人員增加了勞動強度和技能要求。鍋爐燃燒狀態的在線診斷技術可有效減輕運行人員的操作負擔。而且，就火電機組本身而言，組織安全穩定的燃燒是最核心的要求。僅就中國中部某省而言，每年都有多次因燃燒不穩導致的機組非異停，以及燃燒不當導致的“四管”爆漏。另外，因燃燒不好污染物處理成本增加的間接損失更是無法估量。因此，從電廠運行的安全性、經濟性和環保性多方考慮，積極促進實施鍋爐的燃燒診斷和優化，必然會產生巨大的經濟效益，同時為減輕環保壓力做出貢獻。

目前，根據診斷過程中應用的基本原理不同，燃燒診斷技術可分為基于激光技術的診斷技術、基于溫度測量的診斷技術、基于火焰色度坐標的診斷技術、基于火焰頻譜估計的診斷技術以及基于火焰圖像的診斷技術。從本質上來講，上述燃燒診斷技術都依賴于火焰圖像的采集，增加了設備投入費用。從已經投用的運行實踐來看，基于火焰圖像采集的燃燒診斷技術尚存在一些不足：第一，火焰圖像測槍工作不穩定，硬件系統和數據傳輸的可靠性有待提高；第二，基于火焰圖像采集的燃燒診斷（監測）系統需要較高的維護和檢修成本。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種基于火焰強度信號的鍋爐燃燒狀態在線診斷方法及系統，本發明提供了一種工程上切實可行、成本較低、準確可靠的燃燒狀態診斷方法，可實時地指導運行人員定量把握燃燒狀況，有利于鍋爐的安全穩定運行，減輕運行人員的勞動強度，提高機組運行的智能化水平。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于火焰強度信號分析的鍋爐燃燒狀態在線診斷方法，實施步驟包括：

1）預先收集鍋爐的火焰強度信號歷史數據；

2）基于火焰強度信號對鍋爐曾經出現過的燃燒狀態進行分類，得到多種燃燒狀態類別；

3）針對每一種燃燒狀態類別選取指定數量的火焰強度信號歷史數據；

4）選取診斷周期T和表征燃燒狀態的特征參數向量；

5）基于每一種燃燒狀態類別的火焰強度信號歷史數據，以診斷周期T為周期計算特征參數向量的值，每個診斷周期T的特征參數向量的值作為一組樣本，獲得用于表征每一種燃燒狀態類別的多組樣本；