[發明專利]一種鍋爐預警方法及預警裝置

有效

• 申請號: 201910585742.8
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110454766B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 李浩正;朱文博;陳建文;崔兆初
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: F22B37/42
• 分類號: F22B37/42;G06F30/23;G06F119/08;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 蔡偉杰

1.一種鍋爐預警方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟100，獲取鍋爐汽包的形狀數據；

步驟200，結合鍋爐汽包的形狀數據，根據鍋爐的初始條件以及邊界條件，獲得鍋爐的熱應力模型；

步驟300，根據鍋爐的熱應力模型，采用順序耦合法，先對鍋爐的熱應力模型進行熱分析，得到各個時刻的瞬態溫度場，再將各個時刻的節點溫度映射到鍋爐結構中，獲得鍋爐的應力場模型；

步驟400，將得到的鍋爐的熱應力模型以及應力場模型的溫度和壓力參數，與正常運行下鍋爐的升溫以及降溫過程的溫度和壓力參數進行對比；

步驟500，修改鍋爐的邊界條件，重復執行步驟200至步驟400若干次，對熱應力模型以及應力場模型進行有限元仿真，取其中最接近鍋爐真實正常運行狀況下的熱應力模型以及應力場模型作為仿真模型，運行所述仿真模型，得到鍋爐的仿真參數；

步驟600，每隔一段固定的時間，采集鍋爐的運行參數；

步驟700，設置誤差范圍，將所采集的鍋爐的運行參數與運行仿真模型所得到的仿真參數進行比較，若運行參數與仿真參數的誤差超出誤差范圍，輸出預警信號。

2.根據權利要求1所述的一種鍋爐預警方法，其特征在于：步驟700中，若運行參數與仿真參數的誤差超出10％，輸出預警信號。

3.根據權利要求1所述的一種鍋爐預警方法，其特征在于：步驟200中，鍋爐汽包的形狀數據包括鍋爐汽包的長度、寬度、高度、內徑、以及外徑；對鍋爐的導熱微分方程求解得到鍋爐的熱應力模型，鍋爐的導熱微分方程如式1所示：

邊界條件包括：

絕熱邊界，如式2所示：

內壁邊界，如式3所示：

夾層對流，如式4所示：

輻射換熱，如式5所示：

初始條件包括初始溫度為t|_τ＝0＝t₀；

其中ρ為材料密度；λ為導熱系數；r表示鍋爐汽包半徑；c為材料比熱容；為控制容積角度；r₁為鍋爐汽包內徑；r₂為鍋爐汽包外徑；q為熱流密度，單位為w/m²；h_j為夾層外壁處對流傳熱系數，單位為w/(m²·k)；h_w表示鍋筒內壁與飽和水對流傳熱系數，單位為w/(m²·k)；h_s表示飽合水蒸氣的對流傳熱系數，單位為w/(m²·k)；t_f為夾層外壁流體溫度，單位為攝氏度；τ為時間，單位為秒；t表示時間；t₀為初始溫度，單位為攝氏度；t_∞為流體的飽和溫度，單位為攝氏度。

4.根據權利要求1所述的一種鍋爐預警方法，其特征在于：步驟300中，得到各個時刻的瞬態溫度場后，再將各個時刻的節點溫度映射到鍋爐結構中，結合鍋爐的材料結構特征，以節點溫度作為已知的外部載荷來產生熱應力，結合計算所得在不同瞬態溫度場的節點溫度下所對應的熱應力數據，以及對應的瞬態溫度場的數據，建立鍋爐的應力場模型。

5.根據權利要求1所述的一種鍋爐預警方法，其特征在于：步驟600之后，還包括步驟700，根據鍋爐的運行參數，生成各個運行參數所對應的數值曲線，計算各個數值曲線的增長趨勢，并判斷各個數值曲線的增長趨勢是否存在異常，如果是，輸出預警信號。