[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的電站鍋爐斷面溫度場(chǎng)測(cè)量裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110648682.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113294771A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆偉杰;胡智超;李框宇;邢小玉;弓慧芳;周懷春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué);江蘇漢光智能科技有限公司;江蘇神火環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): F22B37/38
• 分類號(hào): F22B37/38;G01N21/25;G06N20/00
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 胡定華

一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的電站鍋爐斷面溫度場(chǎng)測(cè)量裝置及方法，裝置殼體前端設(shè)有多孔板出風(fēng)口、鏡頭、靜電除塵環(huán)；殼體中設(shè)有靜電發(fā)生器、多孔支撐架、鏡桿、光學(xué)透鏡、高光譜儀、單板電腦、無(wú)線網(wǎng)卡和電源；殼體上設(shè)有阻火板、冷卻風(fēng)進(jìn)口、冷卻風(fēng)出口、手持把手；殼體后端設(shè)有電源開(kāi)關(guān)、第一接口和無(wú)線網(wǎng)卡天線。測(cè)量方法為采集鍋爐多處的燃燒狀況高光譜圖像，通過(guò)斷面離散化分析得到溫度場(chǎng)，并計(jì)算采集位置和對(duì)應(yīng)輻射強(qiáng)度分布，建立數(shù)據(jù)庫(kù)并通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，最終輸入檢測(cè)到的光譜輻射強(qiáng)度得出爐膛斷面溫度場(chǎng)分布。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，穩(wěn)定性高，并且便于操作，通過(guò)該裝置和方法能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐燃燒診斷，能夠較為準(zhǔn)確地反映出鍋爐內(nèi)的燃燒狀況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鍋爐檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的電站鍋爐斷面溫度場(chǎng)測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和“碳中和”目標(biāo)，今年來(lái)新能源發(fā)電量在電網(wǎng)中的占比越來(lái)越高，大量“陰晴不定”的新能源發(fā)電量并網(wǎng)給電網(wǎng)帶來(lái)很大的調(diào)峰壓力，此時(shí)傳統(tǒng)的燃煤電站機(jī)組可以通過(guò)參與深度調(diào)峰的方式，起到電力供應(yīng)穩(wěn)定器和壓艙石的作用，因此需要對(duì)燃煤電站鍋爐工況進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整。鍋爐爐膛溫度分布是反應(yīng)鍋爐燃燒狀況的重要參數(shù)，也是能夠直接反應(yīng)電站鍋爐的燃燒狀況。但是準(zhǔn)確測(cè)量爐膛溫度分布才能有效判斷鍋爐燃燒狀況。

目前對(duì)于電站鍋爐溫度檢測(cè)的方法有很多，大致可以分為兩類：接觸式和非接觸式。接觸式測(cè)溫方法應(yīng)用最廣泛的是物理探針的方法，如熱電偶和氣體采樣探針。接觸式測(cè)溫方法的感溫元件直接置于被測(cè)溫度場(chǎng)內(nèi)，測(cè)量結(jié)果不受被測(cè)物體的灰度、熱物性等參數(shù)的影響，可以直接求得被測(cè)物體的真實(shí)溫度，具有測(cè)溫精度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。但是對(duì)于火焰這種具有瞬態(tài)脈動(dòng)特性的被測(cè)對(duì)象，接觸式測(cè)溫方法很難測(cè)量出火焰的真正的溫度場(chǎng)分布。主要是接觸式的測(cè)溫元件會(huì)影響原溫度場(chǎng)、直接測(cè)得的只是某個(gè)局部位置的溫度信號(hào)，如果要得到整個(gè)燃燒溫度場(chǎng)，必須在燃燒空間內(nèi)合理布局大量測(cè)溫元件，這勢(shì)必會(huì)加重對(duì)原溫度場(chǎng)的影響。同時(shí)，考慮到測(cè)溫元件的材料耐熱性、測(cè)量過(guò)程中的熱平衡，接觸式測(cè)溫法的檢測(cè)時(shí)間短、反應(yīng)速度慢。

因?yàn)榻佑|式測(cè)溫的弊端，近年來(lái)出現(xiàn)了許多非接觸式測(cè)溫方法，如聲波法和激光法。非接觸式測(cè)溫法由于不與被測(cè)對(duì)象接觸，不會(huì)影響被測(cè)溫度場(chǎng)，同時(shí)由于感溫元件傳熱慣性小，因此可用于測(cè)量快速變化及不穩(wěn)定熱力過(guò)程的溫度。但是由于激光測(cè)溫法對(duì)于測(cè)量環(huán)境有著嚴(yán)格的要求，工作時(shí)通常需要在爐壁上開(kāi)設(shè)光學(xué)窗口，且，窗口經(jīng)常由于局部污染造成透過(guò)率不均勻性減弱導(dǎo)致溫度檢測(cè)困難，此外，激光器價(jià)格昂貴、一般只能由于實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)單小尺度火焰的研究，很難應(yīng)由于工業(yè)級(jí)大尺度火焰的監(jiān)測(cè)。對(duì)于聲波測(cè)溫法，要想獲得較精確的測(cè)量結(jié)果，必須盡量獲得較多的聲波飛行時(shí)間測(cè)量數(shù)據(jù)，但在鍋爐四周安裝過(guò)多的聲波發(fā)生器、接收器，不但會(huì)降低鍋爐的強(qiáng)度、提高成本，而且直接影響到爐膛溫度場(chǎng)的重建速度。此外，聲波法易受強(qiáng)噪聲的干擾，當(dāng)電站鍋爐進(jìn)行的吹灰等正常的保養(yǎng)工作時(shí)，聲波法便無(wú)法正常使用。綜上所述，采用常用的熱電偶、激光法和聲學(xué)法等都難以實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)溫度場(chǎng)的可視化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題，提出了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的電站鍋爐斷面溫度場(chǎng)測(cè)量裝置及方法，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，穩(wěn)定性高，并且便于操作，通過(guò)該裝置和方法能夠?qū)崿F(xiàn)電站鍋爐燃燒診斷，能夠較為準(zhǔn)確地反映出鍋爐內(nèi)的燃燒狀況

一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的電站鍋爐斷面溫度場(chǎng)測(cè)量裝置，包括殼體，該殼體包括前置腔和后置腔，其中：

前置腔的前端設(shè)置有多孔板出風(fēng)口、鏡頭和靜電除塵環(huán)；前置腔內(nèi)設(shè)置有與靜電除塵環(huán)連接的靜電發(fā)生器；前置腔內(nèi)由前至后設(shè)置有多個(gè)多孔支撐架和由多孔支撐架支撐設(shè)置并貫穿前置腔的鏡桿；鏡桿前端與鏡頭連接，后端與高光譜儀相連；鏡桿內(nèi)由前至后設(shè)置有多個(gè)光學(xué)透鏡；

后置腔設(shè)置有高光譜儀、單板電腦、無(wú)線網(wǎng)卡和電源；

殼體上，在前置腔之外設(shè)置有阻火板、冷卻風(fēng)進(jìn)口、冷卻風(fēng)出口和手持把手，在后置腔后端設(shè)置有電源開(kāi)關(guān)、第一接口和無(wú)線網(wǎng)卡天線。