專利名稱：電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于監(jiān)測(cè)循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相流動(dòng)狀態(tài)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)鍋爐爐膛結(jié)渣、泄露故障的裝置，屬檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
循環(huán)流化床(CFB)燃燒是一項(xiàng)成熟的清潔煤燃燒技術(shù)，已在電站鍋爐得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，循環(huán)流化床鍋爐的容量和參數(shù)快速提高，超臨界循環(huán)流化床鍋爐成為循環(huán)流化床鍋爐大型化的重要發(fā)展方向。然而，故障率高是CFB電站鍋爐機(jī)組運(yùn)行中最為突出的問(wèn)題之一。CFB機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)不到常規(guī)煤粉鍋爐機(jī)組的2/3，致使其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性尚未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其中鍋爐爐膛結(jié)渣、泄露故障是造成機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)的重要原因，而這些故障的產(chǎn)生與爐內(nèi)氣固兩相流動(dòng)狀況有直接的關(guān)系。因此采用各種方法監(jiān)測(cè)循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相流動(dòng)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理其異常工作狀態(tài)，對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。CFB床層壓力波動(dòng)包含了流化床內(nèi)的綜合動(dòng)態(tài)信息，是顆粒特性、氣泡特性、床的幾何尺寸、操作條件等多種因素相互作用的外在動(dòng)態(tài)反映。通過(guò)測(cè)量CFB爐內(nèi)壓力波動(dòng)信號(hào)并提取分析相關(guān)特征參數(shù)可表征流化床內(nèi)的氣固兩相流動(dòng)狀態(tài)。然而總結(jié)目前國(guó)內(nèi)外對(duì) CFB床層壓力波動(dòng)特性研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)共同的特點(diǎn)是盡管各研究者采取的信號(hào)分析處理方法可能不盡相同，但床壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)均布置在爐內(nèi)布風(fēng)板以上的氣固兩相流動(dòng)區(qū)域內(nèi)和/或爐膛壁面上，存在床壓檢測(cè)裝置被頻繁堵塞、嚴(yán)重磨損的問(wèn)題，降低了監(jiān)測(cè)裝置的可靠性， 而且傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置無(wú)法監(jiān)測(cè)到爐內(nèi)水平方向上不同位置的氣固流動(dòng)狀態(tài)，影響了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種運(yùn)行可靠、監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確的電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。本實(shí)用新型所述問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，它由爐膛差壓傳感器、回料閥回料室差壓傳感器、回料閥松動(dòng)室差壓傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊和計(jì)算機(jī)組成，所述爐膛差壓傳感器、回料閥回料室差壓傳感器和回料閥松動(dòng)室差壓傳感器的感壓口分別經(jīng)壓力測(cè)管與爐膛布風(fēng)板上的爐膛風(fēng)帽、回料閥布風(fēng)板上的回料閥回料室風(fēng)帽和回料閥布風(fēng)板上的回料閥松動(dòng)室風(fēng)帽的入口管內(nèi)腔連通；它們的信號(hào)輸出端分別接數(shù)據(jù)采集模塊的不同輸入通道；所述數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)通訊接口與計(jì)算機(jī)連接。上述電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，所述爐膛差壓傳感器設(shè)置多個(gè)，每個(gè)爐膛壓差傳感器對(duì)應(yīng)兩個(gè)爐膛風(fēng)帽，在每個(gè)爐膛回料口、排渣口、給煤口和石灰石入口的下方以及爐膛中心位置、爐膛右半?yún)^(qū)域中心位置、爐膛左半?yún)^(qū)域中心位置均設(shè)置有與爐膛差壓傳感器通過(guò)壓力測(cè)管相連接的爐膛風(fēng)帽。[0008]上述電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，所述回料閥回料室差壓傳感器設(shè)置多個(gè)，每個(gè)回料閥回料室差壓傳感器對(duì)應(yīng)兩個(gè)回料閥回料室風(fēng)帽，在回料閥布風(fēng)板上靠近爐膛的回料室區(qū)域內(nèi)，與回料閥回料室差壓傳感器通過(guò)壓力測(cè)管相連接的回料閥回料室風(fēng)帽沿回料方向和與回料方向垂直方向排列。上述電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，所述回料閥松動(dòng)室差壓傳感器設(shè)置多個(gè)，每個(gè)回料閥松動(dòng)室差壓傳感器對(duì)應(yīng)兩個(gè)回料閥松動(dòng)室風(fēng)帽，在回料閥布風(fēng)板上與回料立管相連接的松動(dòng)室區(qū)域內(nèi)，與回料閥松動(dòng)室差壓傳感器通過(guò)壓力測(cè)管相連接的回料閥松動(dòng)室風(fēng)帽沿回料方向和與回料方向垂直方向排列。上述電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，所述壓力測(cè)管的采樣端固定在對(duì)應(yīng)風(fēng)帽入口管的外壁上，并通過(guò)風(fēng)帽入口管壁上的氣孔與風(fēng)帽的入口管內(nèi)腔連通。本實(shí)用新型將壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在爐膛風(fēng)帽、回料閥回料室風(fēng)帽和回料閥松動(dòng)室風(fēng)帽的入口管內(nèi)，由于各風(fēng)帽入口管內(nèi)只有氣流而無(wú)氣固兩相流，因而壓力測(cè)管不會(huì)被堵塞或磨損，這樣就大大提高了監(jiān)測(cè)裝置的可靠性。同時(shí)，本裝置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)可根據(jù)需要布置在爐內(nèi)水平方向上的任何位置，提高了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(以壓力傳感器為例)；圖2是爐膛風(fēng)帽壓力測(cè)點(diǎn)在爐膛布風(fēng)板上的布置示意圖；圖3是回料室區(qū)域壓力測(cè)點(diǎn)和松動(dòng)室區(qū)域壓力測(cè)點(diǎn)在回料閥布風(fēng)板上的布置示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)為1、爐膛布風(fēng)板；2、爐膛；3、爐膛風(fēng)帽；4、回料閥回料室風(fēng)帽；5、 回料閥松動(dòng)室風(fēng)帽；6、回料立管；7、回料閥；8、回料閥松動(dòng)室差壓傳感器；9、壓力測(cè)管； 10、數(shù)據(jù)采集模塊；11、計(jì)算機(jī)；12、回料閥布風(fēng)板；13、回料閥回料室差壓傳感器；14、爐膛差壓傳感器；A P、爐膛風(fēng)帽壓力測(cè)點(diǎn)；a g、回料室區(qū)域壓力測(cè)點(diǎn)；h 1、松動(dòng)室區(qū)域壓力測(cè)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型利用現(xiàn)代信號(hào)處理方法提取爐膛、回料閥不同位置風(fēng)帽壓力波動(dòng)信號(hào)的特征參數(shù)，從而判斷爐膛與回料閥內(nèi)水平方向上不同位置的氣固兩相流動(dòng)狀態(tài)，預(yù)測(cè)爐膛與回料閥內(nèi)的結(jié)焦、泄漏、流化不暢及風(fēng)帽堵塞等故障的發(fā)生。具體方法是在CFB爐膛2 下方水冷風(fēng)室內(nèi)的爐膛風(fēng)帽3的入口管壁上布置爐膛風(fēng)帽壓力測(cè)點(diǎn)(每個(gè)與壓力測(cè)管9相連接的風(fēng)帽入口管為一個(gè)壓力測(cè)點(diǎn))，在回料閥7回料室下方風(fēng)箱內(nèi)的回料室風(fēng)帽4的入口管壁上布置回料室風(fēng)帽壓力測(cè)點(diǎn)，在與回料立管6連接的松動(dòng)室下方風(fēng)箱內(nèi)的松動(dòng)室風(fēng)帽 5的入口管壁上布置松動(dòng)室風(fēng)帽壓力測(cè)點(diǎn)，所有風(fēng)帽壓力測(cè)點(diǎn)通過(guò)壓力測(cè)管與相應(yīng)差壓傳感器的接頭相連接，通過(guò)差壓傳感器將測(cè)得的壓力或壓差轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再將電信號(hào)送到數(shù)據(jù)采集模塊10進(jìn)行信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換，最后存儲(chǔ)至計(jì)算機(jī)11中。通過(guò)上述在電站CFB鍋爐爐膛風(fēng)帽以及回料閥回料室、松動(dòng)室風(fēng)帽入口布置壓力測(cè)點(diǎn)，利用現(xiàn)代壓力測(cè)量技術(shù)和信號(hào)處理方法，提取反映爐膛、回料閥內(nèi)氣固兩相流動(dòng)狀態(tài)的相關(guān)壓力特征參數(shù)，建立壓力特征參數(shù)與爐膛內(nèi)不同運(yùn)行參數(shù)、氣固兩相流流型、回料閥回料狀況、操作條件及典型故障等之間的模型關(guān)系，判斷爐內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)并預(yù)測(cè)爐內(nèi)故障的發(fā)生。本實(shí)用新型的壓力測(cè)量方式為單測(cè)點(diǎn)、雙測(cè)點(diǎn)相結(jié)合的測(cè)量方式，單測(cè)點(diǎn)壓力信號(hào)特征參數(shù)能夠反映測(cè)點(diǎn)所在風(fēng)帽周圍局部及整個(gè)系統(tǒng)的氣固兩相流動(dòng)狀況，還能反映送風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行條件的影響；而雙測(cè)點(diǎn)差壓信號(hào)特征參數(shù)則能夠反映兩個(gè)測(cè)點(diǎn)所在風(fēng)帽之間區(qū)域的氣固兩相流動(dòng)狀況。壓力測(cè)量位置選擇爐膛布風(fēng)板和回料閥布風(fēng)板不同位置風(fēng)帽的入口管壁，通過(guò)不同位置風(fēng)帽壓力、差壓信號(hào)特征參數(shù)的變化反映爐膛、回料閥內(nèi)不同水平區(qū)域的運(yùn)行參數(shù)、氣固兩相流型、操作條件等的變化，從而反映爐膛、回料閥的局部流化狀況和整體流化均勻性，預(yù)測(cè)爐膛、回料閥內(nèi)局部典型故障的發(fā)生。信號(hào)處理方法采用小波分析、Wigner譜分析實(shí)現(xiàn)壓力、差壓信號(hào)的局部化時(shí)頻分析，得到不同頻率段壓力、差壓信號(hào)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)以及不同時(shí)刻壓力、差壓波動(dòng)幅度的頻率域分布，結(jié)合時(shí)域標(biāo)準(zhǔn)差，評(píng)估不同頻率段的壓力、差壓波動(dòng)幅度，結(jié)合局部頻峰加權(quán)平均頻率
Z1來(lái)分析非平穩(wěn)氣固流化床壓力波動(dòng)信號(hào)的頻率特征；利用AR模型譜估計(jì)法對(duì)不同壓
力、差壓信號(hào)進(jìn)行功率譜估計(jì)，獲得信號(hào)的能量頻率域分布，結(jié)合能量加權(quán)平均頻率Λ來(lái)
評(píng)估壓力、差壓波動(dòng)頻率的整體性變化，根據(jù)功率譜圖中不同頻峰的出現(xiàn)、位置和大小，判斷所測(cè)區(qū)域的氣固兩相流型。相關(guān)定義如下
權(quán)利要求1.一種電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，它由爐膛差壓傳感器 (14)、回料閥回料室差壓傳感器(13)、回料閥松動(dòng)室差壓傳感器(8)、數(shù)據(jù)采集模塊(10)和計(jì)算機(jī)(11)組成，所述爐膛差壓傳感器(14)、回料閥回料室差壓傳感器(13)和回料閥松動(dòng)室差壓傳感器(8)的感壓口分別經(jīng)壓力測(cè)管(9)與爐膛布風(fēng)板(1)上的爐膛風(fēng)帽(3)、回料閥布風(fēng)板(12 )上的回料閥回料室風(fēng)帽(4)和回料閥布風(fēng)板(12 )上的回料閥松動(dòng)室風(fēng)帽(5 ) 的入口管內(nèi)腔連通；它們的信號(hào)輸出端分別接數(shù)據(jù)采集模塊(10)的不同輸入通道；所述數(shù)據(jù)采集模塊(10 )通過(guò)通訊接口與計(jì)算機(jī)(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述爐膛差壓傳感器(14)設(shè)置多個(gè)，每個(gè)爐膛差壓傳感器(14)對(duì)應(yīng)一個(gè)爐膛風(fēng)帽(3)，在每個(gè)爐膛回料口、排渣口、給煤口和石灰石入口的下方以及爐膛中心位置、爐膛右半?yún)^(qū)域中心位置、 爐膛左半?yún)^(qū)域中心位置均設(shè)置有與爐膛差壓傳感器(14)通過(guò)壓力測(cè)管相連接的爐膛風(fēng)帽 (3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述回料閥回料室差壓傳感器(13)設(shè)置多個(gè)，每個(gè)回料閥回料室差壓傳感器(13)對(duì)應(yīng)一個(gè)回料閥回料室風(fēng)帽(4)，在回料閥布風(fēng)板(12)上靠近爐膛的回料室區(qū)域內(nèi)，與回料閥回料室差壓傳感器(13)通過(guò)壓力測(cè)管(9)相連接的回料閥回料室風(fēng)帽(4)沿回料方向和與回料方向垂直方向排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述回料閥松動(dòng)室差壓傳感器(8)設(shè)置多個(gè)，每個(gè)回料閥松動(dòng)室差壓傳感器(8)對(duì)應(yīng)一個(gè)回料閥松動(dòng)室風(fēng)帽(5)，在回料閥布風(fēng)板(12)上與回料立管相連接的松動(dòng)室區(qū)域內(nèi)，與回料閥松動(dòng)室差壓傳感器(8)通過(guò)壓力測(cè)管(9)相連接的回料閥松動(dòng)室風(fēng)帽(5)沿回料方向和與回料方向垂直方向排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述壓力測(cè)管(9)的采樣端固定在對(duì)應(yīng)風(fēng)帽入口管的外壁上，并通過(guò)風(fēng)帽入口管壁上的氣孔與風(fēng)帽的入口管內(nèi)腔連通。
專利摘要一種電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，它由爐膛差壓傳感器、回料閥回料室差壓傳感器、回料閥松動(dòng)室差壓傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊和計(jì)算機(jī)組成，所述爐膛差壓傳感器、回料閥回料室差壓傳感器和回料閥松動(dòng)室差壓傳感器的感壓口分別經(jīng)壓力測(cè)管與爐膛布風(fēng)板上的爐膛風(fēng)帽、回料閥布風(fēng)板上的回料閥回料室風(fēng)帽和回料閥布風(fēng)板上的回料閥松動(dòng)室風(fēng)帽的入口管內(nèi)腔連通；它們的信號(hào)輸出端分別接數(shù)據(jù)采集模塊的不同輸入通道；所述數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)通訊接口與計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型將壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在風(fēng)帽的入口管內(nèi)，壓力測(cè)管不會(huì)被堵塞或磨損，大大提高了監(jiān)測(cè)裝置的可靠性和監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01L13/00GK202328158SQ20112045179
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者危日光, 姜華偉, 陳鴻偉, 高建強(qiáng) 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)