[發明專利]一種鍋爐內受熱面壁溫安全監測評估系統

在審

• 申請號: 202110600378.5
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113361192A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 吳燕玲;周懿;鐘崴;樓玉民;鮑聽;嚴小華;李培;周永剛
• 申請（專利權）人: 浙江大學;浙江浙能技術研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/28;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種鍋爐內受熱面壁溫安全監測評估系統，其特征在于，包括爐管壁溫在線計算模塊與壁溫安全評估展示模塊；

所述的爐管壁溫在線計算模塊，用于計算爐管壁溫，具體步驟如下：

S1：采集鍋爐運行實時狀態參數：煙氣溫度、煙氣流量、工質溫度、工質流量、工質壓力；

S2：將上述參數代入基于全工況數值模擬及神經網絡的鍋爐內煙氣流場分布在線預測模型，獲得入口煙氣條件，包括受熱面入口的平均煙溫及輻射熱；

S3：根據步驟S2中獲得的入口煙氣條件進行在線熱力計算，獲得爐寬及爐高熱偏差條件；

S4：利用步驟S1中獲得的受熱面入口工質參數的平均值進行在線水力計算，獲得水力偏差條件；

S5：根據步驟S3獲得的爐寬及爐高熱偏差條件和步驟S4中獲得的水力偏差條件進行爐管壁溫在線計算，輸出受熱面各具體位置上的爐管壁溫分布結果；

所述的壁溫安全評估展示模塊，用于對爐管壁溫在線計算模塊獲得的結果進行實時壁溫展示、超溫區域預警展示和歷史數據綜合展示，具體步驟為：

(1)實時壁溫展示：建立鍋爐受熱面布局三維模型，每隔一定時間收集一次爐管壁溫在線計算模塊輸出的爐管壁溫數據，在三維模型中進行實時展示；

(2)超溫區域預警展示：每隔一定時間計算一次爐管壁溫平均值T，當T_max–T大于臨界值時，在三維模型相應區域進行紅色預警，并顯示T，T_max為爐管運行安全值；

(3)歷史數據綜合展示：將爐管壁溫在線計算模塊輸出的爐管壁溫數據繪制成歷史運行數據，并對曲線上的極值點數據進行標識。

2.根據權利要求1所述的鍋爐內受熱面壁溫安全監測評估系統，其特征在于，所述的基于全工況數值模擬及神經網絡的鍋爐內煙氣流場分布在線預測模型，其構建過程包括以下步驟：

S1：采集鍋爐相關尺寸結構以及日常運行過程中不同負荷及不同工況的風量、煤量、燃煤特性數據，以計算流體動力學軟件CFD為基礎，建立鍋爐三維框架結構并進行網格劃分；

S2：在CFD中建立目標鍋爐模型，采用拉丁超立方抽樣方法給定各工況輸入變量的值，即輸入變量數據集，在各變量的取值范圍內進行采樣，將采樣得到的多種工況參數作為邊界條件進行數值模擬，獲得多工況下不同截面的煙氣溫度場和速度場分布；

S3：對所需截面進行離散化處理，按需劃分成若干區域，利用步驟S2中多工況數值模擬結果，統計所需煙氣溫度和速度數據集，為煙溫和煙速預測提供樣本，根據預測得到的煙溫和煙速進行仿真得到煙氣流場分布；

S4：在所需截面布置傳感器，測量其煙溫和煙速，利用測量值對煙氣流場分布仿真結果進行修正，得到修正后的鍋爐實際全工況數值模擬數據集；

S5：構建代理模型，擬合各工況參數和截面煙氣流場之間的函數關系，并利用優化算法對代理模型的權值和閾值進行調整，得到經過優化的基于全工況數值模擬及神經網絡的鍋爐內煙氣流場分布在線預測模型。

3.根據權利要求2所述的鍋爐內受熱面壁溫安全監測評估系統，其特征在于，所述代理模型以鍋爐負荷、一次風量、二次風量、一次風溫、二次風溫、給煤量和風門調節擋板反饋為輸入變量，以爐膛截面各離散點處煙溫和煙速為輸出量。

4.根據權利要求2所述的鍋爐內受熱面壁溫安全監測評估系統，其特征在于，所述代理模型選用ANN進行訓練，所述優化算法選用PSO方法。