一种基于数字孪生技术的回转式空气预热器热力监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生技术的回转式空气预热器热力监测系统，包括回转式空气预热器物理实体、实时数据采集与分析模块、预热器数字孪生模型构建模块、热力参数状态监测及积灰预测模块；本发明专利技术利用数字孪生技术，构建回转式空气预热器数字孪生模型，动态采集温度参数状态数据，通过温度场、压降、漏风计算及前、后处理模块，实现热力参数的计算并进行积灰的预测，同时，实时显示数据，不断优化热力参数计算及积灰预测的准确度，实现吹灰的自主确定与自动调整，从而最终实现了空气预热器热力计算过程的状态监测与动态控制，解决现有电站中回转式空气预热器积灰因素影响火电机组安全可靠的运行的问题。全可靠的运行的问题。全可靠的运行的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生技术的回转式空气预热器热力监测系统


[0001]本专利技术涉及数字孪生监控
，特别涉及一种基于数字孪生技术的回转式空气预热器热力监测系统。

技术介绍

[0002]数字孪生技术的一个重要特点是多源异构数据融合。通过三维建模，可高度还原设备的形状、材料、纹理细节及复杂的内部结构。实现高精度、超精细可视化呈现。支持设备配置结构、复杂动作的全数据驱动显示，能对设备位置分布、类型、运行环境、运行状态进行真实复现。不仅能看到设备外部的变化，更重要的是能看到设备内部各部件的工作状态、配置、类型、运行环境、运行状态的数字孪生。
[0003]沉积增多会导致回转式空气预热器堵塞而无法正常运行，轻则整个机组停产，重则会发生二次燃烧事故，甚至威胁到电站工作人员的生命安全。通过上述分析得到，回转式空气预热器内部硫酸氢氨沉积区域与温度有关，即获取其内部的热力参数是判断电站中回转式空气预热器内积灰的状况的关键，及时进行清扫积灰，减少工程危险发生。在回转式空气预热器监测方面，早期对回转式空气预热器的自动化监测是通过设立有限测点，利用传感器直接获取测点区域的热力状况，由于热点测量的是有限区域的温度，难以实现对整个空气预热器内部状况的监测。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种基于数字孪生技术的回转式空气预热器热力监测系统，实现对回转式空气预热器运行过程的实时可视化监测，实现空气预热器热力计算过程的状态监测与动态控制。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种基于数字孪生技术的回转式空气预热器热力监测系统，包括：
[0007]a.实时数据采集与分析模块，该模块具体包括：
[0008]温度数据采集模块，其通过附着于回转式空气预热器各分仓上的传感器实时测量温度数据；
[0009]压力采集模块，用于采集包括一次分仓、二次分仓及烟气仓的压差信息数据；
[0010]数据处理与存储模块，其对预热器热力温度数据采集模块和压力采集模块采集的数据进行分析，并将数据存入数据库中；
[0011]b.空气预热器数字孪生模型构建模块，基于该模块构建热力参数计算数字孪生模型，该模块具体包括：
[0012]几何模型，利用三维建模软件分别建立回转式空气预热器参数化三维模型，展现其形状、组成及装配关系；
[0013]物理模型，在建立的回转式空气预热器参数化三维模型基础上增加物理实体的物理属性、约束及特征；
[0014]行为模型，用于描述在外干扰及内部运行机制耦合作用下回转式空气预热器的实际运行状态；
[0015]规则模型，用于分析数据库中数据，总结得到的热力参数的计算规则；
[0016]c.回转式空气预热器状态监测及积灰预测模块，该模块具体包括：
[0017]回转式空气预热器状态监测模块，其基于实时数据采集与分析模块采集的空气预热器状态数据及热力参数信息数据，更新空气预热器数字孪生模型中回转式空气预热器参数化三维模型的尺寸、位置关系及运动状态；实现空气预热器实时状态的可视化展现，并同时将重要的信息数据转换为图表进行可视化显示；
[0018]积灰预测模块，其以实时数据采集与分析模块采集的空气预热器状态数据、热力参数信息数据为回转式空气预热器的初始条件，基于数字孪生模型通过回转式空气预热器热力计算及后处理，实现积灰的预测，并且，其基于数据库中的数据不断优化回转式空气预热器热计算及积灰预测的准确度。
[0019]进一步，在实时数据采集与分析模块中，附着于各分仓上的传感器包括测量烟气仓、空气仓的温度传感器、测量流体烟气仓和空气仓的压力传感器；所述温度传感器测量当前分仓的实际温度信息；所述温度传感器安装于分仓上，其在运行时通过读取对应单个分仓的温度，实时获取当前空气预热器的实际参数信息；所述对应单个分仓的压力传感器内置有该空气预热器的实际参数。
[0020]进一步，所述分仓的实际参数包括烟气仓、空气仓的进出温度，该数据在回转式预热器运行时通过精确测量后存储于对应单个分仓数据库中。
[0021]进一步，在空气预热器数字孪生模型构建模块中，所述空气预热器数字孪生模型是由实时数据采集与分析模块采集的实时数据驱动的；
[0022]所述回转式空气预热器参数化三维模型根据实时数据采集与分析模块采集的实时数据动态调整形状尺寸、相对位置；
[0023]所述增加物理实体的物理属性、约束及特征，具体包括材料属性、力学属性、装配约束；
[0024]所述回转式空气预热器的实际运行状态根据实时数据采集与分析模块采集的实时数据获取；
[0025]所述总结得到的空气预热器计算规则包括外部激励、结构参数、PLC系统控制参数、漏风量、阻力对空气预热器热力参数计算的影响规律。
[0026]进一步，在积灰预测模块中，所述基于数据库中的数据不断优化回转式空气预热器热力计算及积灰预测的准确度的实现方法为：
[0027]以数据库中存储的运行时初始时回转式空气预热器状态数据、积灰数据为输入，以数据库中存储的该发温度计算、阻力计算、漏风计算数据为输出，基于参数辨识方法，对回转式空气预热器热力计算中的部分不确定参数进行辨识，不断提高热力参数计算的精度；以数据库中存储的分仓进出口时的参数状态数据为输入，以数据库中存储的温度传感器测量的实际温度数据为输出，基于参数辨识方法，对回转式预热器中积灰的部分不确定参数进行辨识，不断提高积灰解算的精度。
[0028]进一步，所述数据库包括MySQL、XML、Redis数据库，所述的MySQL数据库存储的数据包含各种型号的空气预热器参数、蓄热元件的换热阻力特性和不同板型蓄热元件的物性
参数；所述的XML数据库将数据整理归为分仓参数、层参数、其他基础参数三部分，Redis数据库将数据保存到在线实时监测系统的后台数据中心。
[0029]进一步，所述积灰预测值为考虑运行时间后硫酸氢氨生成的预期位置，其由空气预热器烟气中携带的硫化物发生化学反应，产生带有黏性的酸性物质附着在蓄热元件的低温区域，随时间吸附烟气中的灰尘综合决定。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0031]本专利技术通过构建基于数字孪生的回转式空气预热器热力监控系统，利用数字孪生技术，构建回转式空气预热器数字孪生模型，动态采集温度参数状态数据，通过温度场、压降、漏风计算及前、后处理模块，实现热力参数的计算并进行积灰的预测，同时，实时显示数据，不断优化热力参数计算及积灰预测的准确度，实现吹灰的自主确定与自动调整，从而最终实现了空气预热器热力计算过程的状态监测与动态控制，解决现有电站中回转式空气预热器积灰因素影响火电机组安全可靠的运行的问题。
[0032]实现了对回转式空气预热器运行过程的实时可视化监测，并能基于历史数据挖掘不断提高积灰预测精度，基于实测数据动态计算判断积灰情况，解决了直接测量手段受限情况下，运用数学孪生模型将已知常量通过推断或估计得到难以测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生技术的回转式空气预热器热力监测系统，其特征在于包括：a.实时数据采集与分析模块，该模块具体包括：温度数据采集模块，其通过附着于回转式空气预热器各分仓上的传感器实时测量温度数据；压力采集模块，用于采集包括一次分仓、二次分仓及烟气仓的压差信息数据；数据处理与存储模块，其对预热器热力温度数据采集模块和压力采集模块采集的数据进行分析，并将数据存入数据库中；b.空气预热器数字孪生模型构建模块，基于该模块构建热力参数计算数字孪生模型，该模块具体包括：几何模型，利用三维建模软件分别建立回转式空气预热器参数化三维模型，展现其形状、组成及装配关系；物理模型，在建立的回转式空气预热器参数化三维模型基础上增加物理实体的物理属性、约束及特征；行为模型，用于描述在外干扰及内部运行机制耦合作用下回转式空气预热器的实际运行状态；规则模型，用于分析数据库中数据，总结得到的热力参数的计算规则；c.回转式空气预热器状态监测及积灰预测模块，该模块具体包括：回转式空气预热器状态监测模块，其基于实时数据采集与分析模块采集的空气预热器状态数据及热力参数信息数据，更新空气预热器数字孪生模型中回转式空气预热器参数化三维模型的尺寸、位置关系及运动状态；实现空气预热器实时状态的可视化展现，并同时将重要的信息数据转换为图表进行可视化显示；积灰预测模块，其以实时数据采集与分析模块采集的空气预热器状态数据、热力参数信息数据为回转式空气预热器的初始条件，基于数字孪生模型通过回转式空气预热器热力计算及后处理，实现积灰的预测，并且，其基于数据库中的数据不断优化回转式空气预热器热计算及积灰预测的准确度。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的回转式空气预热器热力监测系统，其特征在于：在实时数据采集与分析模块中，附着于各分仓上的传感器包括测量烟气仓、空气仓的温度传感器、测量流体烟气仓和空气仓的压力传感器；所述温度传感器测量当前分仓的实际温度信息；所述温度传感器安装于分仓上，其在运行时通过读取对应单个分仓的温度，实时获取当前空气预热器的实际参数信息；所述对应单个分仓的压力传感器内置有该空气预热器的实际参数。3.根据权利要求2所述的基于数字孪生技术的回转式空气预热器热力监测系统，其特征在于：所述分仓的实际参数包括烟气仓、空气仓的进出温度，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，张卫，张乾，张宸博，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：