基于应变测量的电站锅炉悬吊受热面灰污监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于应变测量的电站锅炉悬吊受热面灰污监测系统及方法，该系统包括机组DCS、数据采集装置、数据传输设备和吹灰优化PLC；数据采集装置包括应变传感器和温度传感器，布置于悬吊受热面的承重吊杆上，并与吹灰优化PLC相连，用于将承重吊杆应变信号和温度信号传输至吹灰优化PLC；数据传输设备分别与机组DCS和吹灰优化PLC相连，用于将相关机组运行参数传输至吹灰优化PLC；吹灰优化PLC根据应变信号、温度信号以及机组运行参数计算出与悬吊受热面积灰结渣程度相关的折算应变信号S，并发出对应的吹灰优化信号；本发明专利技术可以实时、准确反应锅炉悬吊受热面积灰结渣程度，可用于指导和控制各种煤粉锅炉根据受热面实际积灰结渣情况定量吹扫，解决锅炉吹灰过量和吹灰不足的问题。

Monitoring system and method for ash fouling of suspension heating surfaces of utility boilers based on strain measurement

The invention discloses a power plant boiler suspension heating surface ash pollution monitoring system and method based on strain measurement, which comprises a unit DCS, a data acquisition device, a data transmission device and a soot blowing optimization PLC; a data acquisition device includes a strain sensor and a temperature sensor, which are arranged on a load-bearing suspension rod of the suspension heating surface, and a data acquisition device. Connected with soot-blowing optimization PLC, it is used to transfer the strain signal and temperature signal of load-bearing hanger to soot-blowing optimization PLC; the data transmission equipment is connected with DCS and soot-blowing optimization PLC, respectively, to transfer the operation parameters of relevant units to soot-blowing optimization PLC; the soot-blowing optimization PLC is based on the strain signal, temperature signal and unit operation parameters. The converted strain signal S related to the ash slagging degree of the suspended heating area is calculated, and the corresponding optimized soot blowing signal is issued; the present invention can reflect the ash slagging degree of the boiler suspended heating area in real time and accurately, and can be used to guide and control the quantitative sweeping of various pulverized coal boilers according to the actual ash slagging situation of the heating surface, and solve the boiler problem. The problem of excessive ash and soot blowing in furnace.

【技术实现步骤摘要】
基于应变测量的电站锅炉悬吊受热面灰污监测系统及方法
本专利技术涉及火电厂热工测量与智能控制
，具体涉及一种基于应变测量的电站锅炉悬吊受热面灰污监测系统及方法。
技术介绍
电站煤粉锅炉运行过程中，煤粉在炉膛内部燃烧，释放的一部分热量被水冷壁吸收，用于将给水加热为饱和蒸汽，高温烟气流经过热器，将饱和蒸汽加热成具有一定蒸汽品质的过热蒸汽，送入汽轮机高压缸做功，再热器将汽轮机高压缸排汽加热成与过热蒸汽相近温度的蒸汽，然后再送入汽轮机中压缸及低压缸做功。伴随着煤粉燃烧和烟气流动的过程，不可燃矿物形成的颗粒物质会沉积在锅炉受热面，导致受热面不同程度积灰结渣。结渣主要发生在炉内温度较高的辐射换热区域，如水冷壁或屏式过热器结渣，积灰主要发生在烟气温度较低的对流换热区。国内燃煤机组大多具有煤质多变、负荷变化大、燃用煤种煤质低劣等特点，加剧了受热面的积灰结渣程度，严重影响锅炉安全经济运行。大型火电厂大多安装有蒸汽吹灰设备，一般按照固定的吹灰顺序定时启动吹灰设备对受热面进行清扫，或者由运行人员通过经验选择性对受热面进行吹扫。这种定时定量的吹灰方式或运行人员随机吹扫模式并没有考虑锅炉各受热面的实际积灰结渣情况，很可能造成积灰结渣严重的受热面吹灰不足，而积灰结渣轻微的受热面过度吹灰。吹灰不足会降低锅炉受热面的传热性能，导致锅炉排烟温度升高，锅炉效率下降；过度吹灰不仅浪费大量蒸汽吹扫介质而且频繁吹扫也加大了受热面管壁爆管的危险。因此，针对现有的吹灰方式有很大的优化改进空间。国内外很多研究机构对锅炉吹灰优化进行了研究。国外Emerson公司的SootblowerOptimization系统，NeuCo公司的SootOpt产品均是基于热力计算等软测量手段，建立锅炉受热面的沾污模型，实现智能吹灰。中国专利(2009100209232)公开了一种基于声波气体温度场测量技术的智能吹灰控制系统，通过在锅炉受热面周侧设置声波发射接收传感器，来间接测量锅炉受热面的烟气温度,利用数学测量模型,将锅炉各受热面的积灰程度进行量化处理,指导锅炉吹灰器按需吹灰。中国专利(2010105368204)公开了一种基于热流量在线测量的锅炉炉膛吹灰控制装置，通过采集炉膛四周膜式水冷壁鳍片的热流信号来判断锅炉炉膛水冷壁各区域的沾污状况，实现水冷壁区域按需吹灰。由于国内煤粉锅炉煤质和负荷多变的特点，导致基于锅炉受热面沾污模型计算的吹灰优化方法应用于悬吊受热面灰污监测实际应用效果并不理想。基于声波气体温度场测量技术和基于热流量在线测量技术的吹灰优化方法仅适用于水冷壁等辐射受热面的吹灰判断，不适用于悬吊受热面积灰结渣程度的监测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术存在的问题，进而提供一种基于应变测量的电站锅炉悬吊受热面灰污监测系统及方法，可用于指导和控制各种煤粉锅炉受热面吹灰的优化运行，根据受热面实际积灰结渣情况定量吹扫，解决锅炉吹灰过量和吹灰不足的问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于应变测量的电站锅炉悬吊受热面灰污监测系统，包括机组DCS、数据采集装置、数据传输设备、吹灰优化PLC；所述数据采集装置与所述吹灰优化PLC相连；包括应变传感器和温度传感器，所述应变传感器和温度传感器均布置在悬吊受热面的承重吊杆上，温度传感器布置于应变传感器邻近位置；每个悬吊受热面的全部承重吊杆或部分具有代表性承重吊杆均布置有应变传感器和温度传感器，用于采集承重吊杆测点位置的应变大小和温度变化；所述悬吊受热面是布置在锅炉内部的加热蒸汽的设备，所述承重吊杆是所述悬吊受热面的承重设备，每个悬吊受热面由多个承重吊杆承重，悬吊于锅炉内部；所述数据传输设备与机组DCS和吹灰优化PLC相连，用于将机组相关运行参数传给吹灰优化PLC，同时将吹灰优化PLC生成的优化参数传给机组DCS系统，指导运行人员合理吹灰；所述吹灰优化PLC包含控制器单元、模拟量输入单元和通讯单元，其中通讯单元用来接收数据传输设备输入的机组部分运行参数，模拟量输入单元用于接收数据采集装置采集的应变和温度信号。优选的，所述应变传感器是箔式应变片，并且箔式应变片布置位置均在承重吊杆上方1/5位置处。优选的，所述应温度传感器带有空气吹扫装置，用于保持温度传感器表面清洁。本专利技术还提供了一种基于应变测量的电站煤粉锅炉悬吊受热面灰污监测方法，包括以下步骤：步骤(1)，数据采集装置中的应变传感器采集第t时刻悬吊受热面对应承重吊杆上的应变信号St1,St2,St3…Stm；步骤(2)，数据采集装置中的温度传感器采集第t时刻悬吊受热面对应承重吊杆上的温度信号Tt1,Tt2,Tt3…Ttn；步骤(3)，数据传输设备将第t时刻机组主要运行参数传输至吹灰优化PLC中的通讯单元，同时吹灰优化PLC中的模拟量输入单元接收数据采集装置采集的应变和温度信号；步骤(4)，吹灰优化PLC中的控制器单元计算第t时刻悬吊受热面承重吊杆的平均温度T，步骤(5)，吹灰优化PLC中的控制器单元计算第t时刻悬吊受热面承重吊杆的折算应变S，式中，a是悬吊受热面所有承重吊杆的数目，m是安装有应变传感器的承重吊杆的数目，CT是与t时刻承重吊杆平均温度相关的折算系数，CR是与t时刻机组运行参数相关的折算系数；步骤(6)，吹灰优化PLC比较折算应变S与应变上限设定值Smax,若连续多次，优选地，3次，S>Smax,则吹灰优化PLC通过数据传输设备发出吹灰信号给机组DCS，提醒运行人员及时吹扫对应受热面。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术可用于指导和控制各种煤粉锅炉受热面吹灰的优化运行，根据受热面实际积灰结渣情况定量吹扫，解决锅炉吹灰过量和吹灰不足的问题。本专利技术通过直接采集锅炉悬吊受热面的承重吊杆的应变来反应锅炉悬吊受热面重量增加情况，通过采集承重吊杆的温度对该应变进行校正，通过机组实时运行参数对应变进行二次校正，可以实时、准确反应锅炉悬吊受热面积灰结渣程度，指导运行人员合理吹灰。附图说明图1是本专利技术实施例中所述的基于应变测量的电站煤粉锅炉悬吊受热面灰污监测系统的结构示意图。图2是本专利技术实施例中所述的悬吊受热面的结构示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-承重吊杆2-蒸汽入口集箱3-蒸汽出口集箱4-悬吊管5-应变传感器6-温度传感器具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1是本专利技术实施例中所述的基于应变测量的电站煤粉锅炉悬吊受热面灰污监测系统的结构示意图，由图可知，其包括机组DCS、数据采集装置、数据传输设备、吹灰优化PLC。图2是本专利技术实施例中所述的悬吊受热面的结构示意图，由图可知，其包括承重吊杆1，蒸汽入口集箱2，蒸汽出口集箱3，悬吊管4，应变传感器5，温度传感器6。所述数据采集装置包括应变传感器5和温度传感器6，所述应变传感器5和所述温度传感器6均布置在悬吊受热面的承重吊杆1上，所述温度传感器5布置于所述应变传感器邻近位置；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于应变测量的电站锅炉悬吊受热面灰污监测系统，其特征在于：包括机组DCS、数据采集装置、数据传输设备、吹灰优化PLC，其中，所述数据采集装置与所述吹灰优化PLC相连；包括应变传感器和温度传感器，所述应变传感器和温度传感器均布置在悬吊受热面的承重吊杆上，温度传感器布置于应变传感器邻近位置；每个悬吊受热面的全部承重吊杆或部分具有代表性承重吊杆均布置有应变传感器和温度传感器，用于采集承重吊杆测点位置的应变大小和温度变化；所述悬吊受热面是布置在锅炉内部的加热蒸汽的设备，所述承重吊杆是所述悬吊受热面的承重设备，每个悬吊受热面由多个承重吊杆承重，悬吊于锅炉内部；所述数据传输设备与机组DCS和吹灰优化PLC相连，用于将机组相关运行参数传给吹灰优化PLC，同时将吹灰优化PLC生成的优化参数传给机组DCS，指导运行人员合理吹灰；所述吹灰优化PLC包含控制器单元、模拟量输入单元和通讯单元，其中通讯单元用来接收数据传输设备输入的机组部分运行参数，模拟量输入单元用于接收数据采集装置采集的应变和温度信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于应变测量的电站锅炉悬吊受热面灰污监测系统，其特征在于：包括机组DCS、数据采集装置、数据传输设备、吹灰优化PLC，其中，所述数据采集装置与所述吹灰优化PLC相连；包括应变传感器和温度传感器，所述应变传感器和温度传感器均布置在悬吊受热面的承重吊杆上，温度传感器布置于应变传感器邻近位置；每个悬吊受热面的全部承重吊杆或部分具有代表性承重吊杆均布置有应变传感器和温度传感器，用于采集承重吊杆测点位置的应变大小和温度变化；所述悬吊受热面是布置在锅炉内部的加热蒸汽的设备，所述承重吊杆是所述悬吊受热面的承重设备，每个悬吊受热面由多个承重吊杆承重，悬吊于锅炉内部；所述数据传输设备与机组DCS和吹灰优化PLC相连，用于将机组相关运行参数传给吹灰优化PLC，同时将吹灰优化PLC生成的优化参数传给机组DCS，指导运行人员合理吹灰；所述吹灰优化PLC包含控制器单元、模拟量输入单元和通讯单元，其中通讯单元用来接收数据传输设备输入的机组部分运行参数，模拟量输入单元用于接收数据采集装置采集的应变和温度信号。2.根据权利要求1所述的一种基于应变测量的电站锅炉悬吊受热面灰污监测系统，其特征在于，所述应变传感器是箔式应变片，并且箔式应变片布置位置均在承重吊杆上方1/5位置处。3.根据权利要求1所述的一种基于应变测量的电站锅炉悬吊受热面灰污监测系统，其特征在于，所述应...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俊波，高林，高海东，王明坤，王林，侯玉婷，郭亦文，卢彬，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，西安西热控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61