基于红外辐射能信号的电站锅炉燃烧优化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于红外辐射能信号的电站锅炉燃烧优化装置。分为硬件和软件两个部分，硬件包括三个部分：第一部分包括安装在锅炉四角的近红外辐射能传感器，近红外辐射能通过光纤传输到光电转换元件，光电转换元件与下位机数据采集及传输控制模块相连；第二部分包括位于锅炉本体的下位机数据采集及传输控制模块；第三部分包括位于电子室内的上位机数据分析及控制信号输出模块；软件系统采用Ｌａｂｖｉｅｗ编程软件开发。利用近红外辐射能传感器获取炉内辐射能强度信息，并通过人工神经网络最优化方法得到辐射能偏差值，然后将滤波处理后的偏差值接入ＤＣＳ锅炉燃料控制模块，改善给煤控制逻辑，提高机组的负荷响应速度，保证汽机运行的稳定性。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电站锅炉燃烧优化技术，具体涉及一种基于近红外辐射能 信号的电站锅炉燃烧优化装置。技术背景四角切圆煤粉燃烧锅炉的燃料控制系统是锅炉本体控制中最复杂的部分，对于国内主流的300MW和600MW电站锅炉其燃烧控制通常由燃料调整，送风 调整和引风调整三部分组成， 一般随锅炉负荷的变化而采用锅炉跟随，汽机跟 随或者是协调控制等运行方式。无论哪种运行方式，通常都需要用到"热量信 号"作为入炉燃料量调节的一个反馈信号。热量信号来自汽包压力和主蒸汽流 量的变化，而从燃料量变化到燃烧产生热量的变化再到汽包压力和主蒸汽量的 变化无论对于直吹式还是中间储仓式锅炉来说，都是一个大滞后的惯性环节， 尤其是随着锅炉容量的增加，滞后现象更加明显。由于其迟延特性，原有的控 制系统在满足负荷的实时响应速度和主蒸汽压力的稳定性上存在不足。炉膛辐射能信号是补偿热量信号迟滞性不足的一个最佳选择信号。从对炉 内燃烧的深入分析来看，辐射强度信号有以下特点1. 辐射能是炉内传热的主要来源，入炉燃料量或者风量的变化都会使辐射能 迅速地发生变化，同时辐射也能反应不同煤种的燃烧特性；2. 辐射强度信号响应燃料变化速度快。燃料燃烧产生的热量首先以辐射能的 和方式向周围介质扩散，而辐射能以电磁波的方式传输，因此在时间上几乎没 有滞后；3. 辐射能随温度变化显著；4. 辐射能信号随炉内燃烧煤量、风量、氧量的变化成线性关系。
技术实现思路
本技术的目的在于提供基于红外辐射能信号的电站锅炉燃烧优化装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是-分为硬件和软件两个部分，系统的硬件包括三个部分第一部分包括安装 在锅炉四角的近红外辐射能传感器，近红外辐射能通过光纤传输到光电转换元 件，光电转换元件与下位机数据采集及传输控制模块相连；第二部分包括位于 锅炉本体的下位机数据采集及传输控制模块；第三部分包括位于电子室内的上位机数据分析及控制信号输出模块，数据采集及传输控制模块包括以下模块 NI CRIO-9002, NI CRIO-9101, NI CRIO-9215和数据交换机；数据分析及控制信 号输出模块包括以下模块NIPXI-1042, NI PXI-6704, NIPXI-6259。下位机采 集得到实时炉内辐射能信号，经网线连接到数据交换机，NIPXI-1042数据控制上位机利用TCP/IP网络,从下位机读取实时辐射能信号以及从电厂PI运行数据 库读取锅炉运行参数，NI PXI-6704输出0 20mA电流信号到电厂DCS系统中； 软件系统采用Labview编程软件开发。利用近红外辐射能传感器获取炉内辐射能强度信息，并通过人工神经网络 最优化方法得到辐射能偏差值，然后将滤波处理后的偏差值接入DCS锅炉燃料 控制模块，改善给煤控制逻辑。本技术具有的有益效果是利用炉内燃料燃烧过程发射的红外辐射能信号，作为一个提前反馈量，接 入DCS锅炉主控模块中，对原有的基于"热量信号"的燃料控制逻辑进行改进， 提高机组的负荷响应速度，克服由于燃料热值或者燃料测干扰引起的锅炉主蒸 汽压力以及流量的波动，保证汽机运行的稳定性。附图说明图1是辐射能传感器安装位置示意图。图2是装置结构示意图。图3是优化控制逻辑示意图。图中1、近红外辐射能传感器，2、光纤，3、光电转换元件，4、数据采 集及传输控制模块，5、数据分析及控制信号输出模块。具体实施方式如图1，图2所示，近红外辐射能传感器1安装在锅炉的35.432m高度的四 角，炉膛辐射能由近红外辐射能传感器1获得，通过光纤2传输到光电转换元 件PDA55 3，在光电转换元件内经过转换通过BNC接头输出0 10V电压信号， 之后经过网线传输到控制中心。下位机数据采集及传输控制模块4中的NI CRIO-9002是就地数据釆集下位机，用于数据采集和传输的控制，通过TCP/IP 协议与上位机数据分析及控制信号输出模块5通讯。下位机输入的实时炉内辐 射能信号，经网线连接到交换机，NI PXI-1042数据控制上位机利用TCP/IP网 络，从下位机读取实时辐射能信号以及从电厂PI运行数据库读取锅炉运行参数。 NI PXI-6704是基于PXI接口的模拟量输出模块，把通过人工神经网络最优化方法得到辐射能偏差值输入到电厂DCS燃料控制模块中，改善给煤控制逻辑。如 图3所示，热量信号是指燃料进入炉膛燃烧后，在单位时间内所产生的热量， 是蒸汽流量信号D和汽包压力Pb微分信号之和。原有的给煤逻辑是利用热量信 号输入气压调节器，得到的气压值与机前气压标准值PT进行比较后对燃料调节 器进行控制，响应过程具有很大的延迟。改进的给煤逻辑加入了经过人工神经 网络优化方法处理后的红外辐射能标准偏差值E，大大改善了控制响应过程的时 间，权重设置单元用于控制输入红外辐射能标准偏差值E的大小。其中，经过 人工神经网络优化方法处理后的红外辐射能标准偏差值E的数学模型如下 = /{(f/20,,r2，，r4)_i Q<formula>formula see original document page 5</formula> 式中^2—表示三级滤波处理后的炉内实际四角辐射能n， G， G， q的32个时 刻点的积分平均值，这个值代表了输入热量。/ 。一表示经过人工神经网络最优化方法得到的对应于当前运行参数Xp x2， X3， X4等的理论辐射能，这个值代表了需求热量。M,—表示了输出的辐射能控制信号。M一O表示输入大于需求，这个时候 需要减少燃料量，反之则表示输入小于需求，这个时候需要增加燃料量。权利要求1. 一种基于近红外辐射能信号的电站锅炉燃烧优化装置，其特征在于分为硬件和软件两个部分，系统的硬件包括三个部分第一部分包括安装在锅炉四角的近红外辐射能传感器(1)，近红外辐射能通过光纤(2)传输到光电转换元件(3)，光电转换元件(3)与下位机数据采集及传输控制模块(4)相连；第二部分包括位于锅炉本体的下位机数据采集及传输控制模块(4)；第三部分包括位于电子室内的上位机数据分析及控制信号输出模块(5)，数据采集及传输控制模块(4)包括以下模块NI CRIO-9002，NI CRIO-9101，NI CRIO-9215和数据交换机；数据分析及控制信号输出模块(5)包括以下模块NI PXI-1042，NI PXI-6704，NIPXI-6259，下位机采集得到实时炉内辐射能信号，经网线连接到数据交换机，NI PXI-1042数据控制上位机利用TCP/IP网络，从下位机读取实时辐射能信号以及从电厂PI运行数据库读取锅炉运行参数，NI PXI-6704输出0～20mA电流信号到电厂DCS系统中；软件系统采用Labview编程软件开发。专利摘要本技术公开了一种基于红外辐射能信号的电站锅炉燃烧优化装置。分为硬件和软件两个部分，硬件包括三个部分第一部分包括安装在锅炉四角的近红外辐射能传感器，近红外辐射能通过光纤传输到光电转换元件，光电转换元件与下位机数据采集及传输控制模块相连；第二部分包括位于锅炉本体的下位机数据采集及传输控制模块；第三部分包括位于电子室内的上位机数据分析及控制信号输出模块；软件系统采用Labview编程软件开发。利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于近红外辐射能信号的电站锅炉燃烧优化装置，其特征在于：分为硬件和软件两个部分，系统的硬件包括三个部分：第一部分包括安装在锅炉四角的近红外辐射能传感器（１），近红外辐射能通过光纤（２）传输到光电转换元件（３），光电转换元件（３）与下位机数据采集及传输控制模块（４）相连；第二部分包括位于锅炉本体的下位机数据采集及传输控制模块（４）；第三部分包括位于电子室内的上位机数据分析及控制信号输出模块（５），数据采集及传输控制模块（４）包括以下模块：ＮＩ　　ＣＲＩＯ－９００２，ＮＩ　　ＣＲＩＯ－９１０１，ＮＩ　　ＣＲＩＯ－９２１５和数据交换机；数据分析及控制信号输出模块（５）包括以下模块：ＮＩ　　ＰＸＩ－１０４２，ＮＩ　　ＰＸＩ－６７０４，ＮＩ　　ＰＸＩ－６２５９，下位机采集得到实时炉内辐射能信号，经网线连接到数据交换机，ＮＩ　　ＰＸＩ－１０４２数据控制上位机利用ＴＣＰ／ＩＰ网络，从下位机读取实时辐射能信号以及从电厂ＰＩ运行数据库读取锅炉运行参数，ＮＩ　　ＰＸＩ－６７０４输出０～２０ｍＡ电流信号到电厂ＤＣＳ系统中；软件系统采用Ｌａｂｖｉｅｗ编程软件开发。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严建华，黄群星，王飞，马增益，刘冬，池涌，岑可法，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]