[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

本發明公開了一種鍋爐預警方法以及預警裝置，預警方法包括獲取鍋爐汽包的形狀數據；獲取鍋爐的熱應力模型；獲取鍋爐的應力場模型；對熱應力模型以及應力場模型進行有限元仿真，運行仿真模型，得到鍋爐的仿真參數；每隔一段固定的時間，采集鍋爐的運行參數；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，輸出預警信號。本發明通過鍋爐的熱應力模型以及應力場模型，利用有限元仿真的方法，得出最接近鍋爐正常工作時的仿真模型，并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，當運行參數與仿真參數的誤差超出誤差范圍，輸出預警信號，能夠對鍋爐的潛在隱患進行預警，降低鍋爐的故障風險。

技術領域

本發明涉及智能檢測技術領域，更具體地說涉及一種鍋爐預警方法及其預警裝置。

背景技術

鍋爐是一種能量轉換設備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學能、電能，鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機熱載體。鍋爐看似是一種簡單的工業設備，可是不正確的應用方式會導致大型事故。鍋爐的超壓運行以及脫水超溫運行是容易引起嚴重事故的，而且鍋爐日常維護不到位、鍋爐操作人員技術不過關、管道生銹、汽包出現裂痕等都有可能導致鍋爐超壓運行從而引發事故。

傳統的鍋爐檢測裝置主要由壓力表、溫度計、水位計、安全閥、控制芯片等組成，這種傳統的鍋爐檢測裝置存在以下缺點，第一，若出現管道內產生裂痕或者汽包管壁變薄等情況，會導致壓力數值發生異常變化，但是這些微小的變化并不會使得安全閥動作，若管理人員的巡查檢測不及時則有很大的安全隱患；第二，傳統鍋爐安全體系中，通常是判斷壓力、溫度或水位達到警戒閾值時才會使安全閥動作，這種操作方法存在很大的滯后性，并且若安全閥因老化、生銹等原因無法及時動作，則會有很大的安全隱患。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于有限元分析的鍋爐安全預警方法以及預警裝置。

本發明解決其技術問題的解決方案是：

一種鍋爐預警方法，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。

作為上述技術方案的進一步改進，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。

作為上述技術方案的進一步改進，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：