一种基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统和方法技术方案

本发明专利技术属于锅炉节能改造及优化控制技术领域，特别涉及一种基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统和方法，系统包括DCS控制系统和嵌入式优化控制站，嵌入式优化控制站包括处理器模块、第一通讯模块、第二通讯模块，处理器模块分别与第一通讯模块和第二通讯模块连接，第一通讯模块和第二通讯模块分别与DCS控制系统连接，DCS控制系统与吹灰器连接；第一通讯模块接收DCS控制系统传输来的锅炉生产过程实时数据；处理器模块利用第一通讯模块接收的数据进行智能吹灰模型算法运算处理；第二通讯模块将处理器模块生成的控制指令输出到DCS控制系统，由DCS控制系统控制吹灰器动作，本发明专利技术广泛适用于火电机组锅炉节能改造及优化控制技术领域。领域。领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统和方法


[0001]本专利技术属于锅炉节能改造及优化控制
，特别涉及一种基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统和方法。

技术介绍

[0002]我国燃煤电站锅炉用煤的含灰量、硫量均较高，容易形成受热面的玷污和积灰。虽然锅炉受热面设计中均以污染系数或利用系数不同程度地考虑了正常的积灰与结渣问题，但是严重的积灰或结渣仍然会对锅炉的安全经济运行造成很大影响。
[0003]由于灰的导热系数小，积灰使受热面传热热阻增加、热交换恶化，使得传热效率降低。一般而言，与清洁状况相比，受到污染后锅炉效率将降低1％～2.5％，排烟温度升高十几度。在各种减少积灰与结渣的技术中，运行中带负荷对受热面进行吹扫是一种有效的避免严重积灰或结渣的十分必要的技术措施。但是，无论是空气或蒸汽吹灰，都要消耗大量能量，如蒸汽吹灰的耗汽量一般占蒸汽总产量的1％，消耗锅炉热效率的0.7％，电厂效率的0.1％。目前，燃煤锅炉的吹灰模式是按事先设定的吹灰周期，沿烟气流程顺序吹扫所有受热面。不合理的吹灰模式，不仅使吹灰的总体经济性降低，而且过于频繁的吹灰会对受热面造成损坏，并缩短吹灰装置本身的使用寿命。
[0004]现有吹灰优化系统一般通过DCS控制系统外挂工控机或PLC方式实现，具有以下缺点：外挂工控机通过以太网与DCS控制系统双向通讯，采集DCS过程数据并将优化指令发送给DCS系统，控制系统数据安全不能有效保证，不符合电力监控系统安全防护要求；外挂PLC系统通过RS485模块与DCS控制系统双向通讯，由于RS485通讯速率限制，从DCS系统采集的数据量有限，不能满足吹灰优化模型算法需求，一定程度上影响了受热面的污染监测可靠性。此外，现有系统往往只通过某一个参数对受热面积灰状态进行监测，没有综合考虑影响吹灰的多种影响因素，系统的优化效果无法得到有效保证。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的为：针对我国电站锅炉机组的不同运行特性，提出一种基于ARM的嵌入式系统的智能吹灰优化系统和方法，在保证DCS控制系统安全情况下，实现在线监测受热面的灰污状况，通过建立合理的吹灰优化策略，将传统的周期性定时定量吹灰改变为根据受热面污染状况和其他运行需要的动态吹灰，实现提高锅炉效率、协调汽温控制、延长管道寿命、降低污染物排放等明显的经济效益，积极响应国家节能降耗的环保政策。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]一种基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统，包括DCS控制系统，还包括嵌入式优化控制站，嵌入式优化控制站包括处理器模块、第一通讯模块、第二通讯模块，处理器模块分别与第一通讯模块和第二通讯模块连接，第一通讯模块和第二通讯模块分别与DCS控制系统连接，DCS控制系统与吹灰器连接；
[0008]其中：
[0009]第一通讯模块接收DCS控制系统传输来的锅炉生产过程实时数据；
[0010]处理器模块利用第一通讯模块接收的数据进行智能吹灰模型算法运算处理；
[0011]第二通讯模块将处理器模块生成的控制指令输出到DCS控制系统，由DCS控制系统控制吹灰器动作。
[0012]进一步，处理器模块为ARM处理器模块；第一通讯模块为以太网通讯模块；第二通讯模块为RS485通讯模块。
[0013]进一步，嵌入式优化控制站还包括蜂鸣器模块，蜂鸣器模块与ARM处理器模块连接。
[0014]进一步，嵌入式优化控制站还包括指示灯显示模块，指示灯显示模块与ARM处理器模块连接。
[0015]进一步，嵌入式优化控制站还包括专用加密模块，专用加密模块与ARM处理器模块连接。
[0016]进一步，嵌入式优化控制站还包括看门狗监控模块，看门狗监控模块与ARM处理器模块连接。
[0017]进一步，嵌入式优化控制站还包括参数配置模块，参数配置模块与ARM处理器模块连接。
[0018]进一步，以太网通讯模块与DCS控制系统中的DCS通讯卡件连接。
[0019]进一步，RS485通讯模块通过单向隔离网闸与DCS控制系统的DCS接口站连接。
[0020]进一步，DCS控制系统内部设置控制执行模块，控制执行模块收到吹灰器启动指令时，在满足系统安全条件下，启动相应区域吹灰器完成吹灰。
[0021]进一步，DCS控制系统上设置人机操作屏。
[0022]一种智能吹灰优化系统的方法，包括以下步骤：
[0023]S1，参数配置模块将信息参数录入嵌入式优化控制站；
[0024]S2，以太网通讯模块采集DCS接口站发送过来的锅炉实时数据，并对数据进行滤波及异常判断预处理；
[0025]S3，ARM处理器模块根据以太网通讯模块接收的锅炉实时数据，计算锅炉各受热面清洁度；
[0026]S4，RS485通讯模块实时分析ARM处理器模块计算的各受热面清洁度，当任一受热面清洁度低于设定的临界清洁度时，向DCS系统发出吹灰器启动指令；
[0027]S5，DCS控制系统中控制执行模块收到吹灰器启动指令时，在满足系统安全条件下，启动相应区域吹灰器完成吹灰过程。
[0028]进一步，步骤S1中的信息参数包括：数据采集点信息、报警点信息、受热面信息、吹灰器设备信息、临界清洁度信息和工况判定信息。
[0029]进一步，步骤S3采用受热面清洁度算法模型计算锅炉各受热面的清洁度，其中，受热面清洁度算法模型为：
[0030][0031]其中Q表示受热面清洁度；
[0032]对于炉膛以辐射换热为主的受热面，K
s
表示炉膛水冷壁实际吸热量，K
l
表示锅炉燃
烧投射到炉墙及水冷壁放热量；
[0033]对于过热器、再热器、尾部烟道以对流换热为主的对流受热面，K
s
表示对流受热面实际吸热量，K
l
表示对流受热面理想吸热量；
[0034]对于空气预热器，K
s
表示对烟气流通阻力实际值，K
l
表示烟气流通阻力理想值。
[0035]进一步，在计算锅炉各受热面的清洁度时，需要通过对机组历史数据分析及运行经验，确定不同受热面最小吹灰允许时间及最大吹灰时间，降低机组处于非稳定运行状态下计算偏差影响。
[0036]进一步，步骤S4中，通过热态吹灰试验，确定机组不同运行负荷下的受热面最佳清洁度及临界清洁度，获取不同受热面清洁度变化曲线及规律。
[0037]本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术的一种基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统和方法，整个系统具有配置灵活、结构简单、低成本、高可靠性特点，系统能够对吹灰系统安全状况进行实时监控；系统的主要创新点是高安全性设计和控制过程反应快、时间短。
[0038]本专利技术广泛适用于火电机组锅炉节能改造及优化控制

附图说明
[0039]图1为本专利技术嵌入式优化控制站结构框图；
[0040]图2为本专利技术系统的结构框图。
具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统，包括DCS控制系统，其特征在于：还包括嵌入式优化控制站，嵌入式优化控制站包括处理器模块、第一通讯模块、第二通讯模块，处理器模块分别与第一通讯模块和第二通讯模块连接，第一通讯模块和第二通讯模块分别与DCS控制系统连接，DCS控制系统与吹灰器连接；其中：第一通讯模块接收DCS控制系统传输来的锅炉生产过程实时数据；处理器模块利用第一通讯模块接收的数据进行智能吹灰模型算法运算处理；第二通讯模块将处理器模块生成的控制指令输出到DCS控制系统，由DCS控制系统控制吹灰器动作。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统，其特征在于：处理器模块为ARM处理器模块；第一通讯模块为以太网通讯模块；第二通讯模块为RS485通讯模块。3.根据权利要求2所述的基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统，其特征在于：嵌入式优化控制站还包括蜂鸣器模块，蜂鸣器模块与ARM处理器模块连接。4.根据权利要求2所述的基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统，其特征在于：嵌入式优化控制站还包括指示灯显示模块，指示灯显示模块与ARM处理器模块连接。5.根据权利要求2所述的基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统，其特征在于：嵌入式优化控制站还包括专用加密模块，专用加密模块与ARM处理器模块连接。6.根据权利要求2所述的基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统，其特征在于：嵌入式优化控制站还包括看门狗监控模块，看门狗监控模块与ARM处理器模块连接。7.根据权利要求2所述的基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统，其特征在于：嵌入式优化控制站还包括参数配置模块，参数配置模块与ARM处理器模块连接。8.根据权利要求7所述的基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统，其特征在于：以太网通讯模块与DCS控制系统中的DCS通讯卡件连接。9.根据权利要求7所述的基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统，其特征在于：RS485通讯模块通过单向隔离网闸与DCS控制系统的DCS接口站连接。10.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的智能吹灰优化系统，其特征在于：DCS控制系统内部设置控制执行模块，控制执行模块收到吹灰器启动指令时，在满足系统安全条件下，启动相应区域吹灰器完成吹灰。11.根据权利要求10所述的基于嵌入式系统的智能吹灰优化系...

【专利技术属性】
技术研发人员：林波，薛晓波，范国朝，
申请(专利权)人：国家能源集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：