[发明专利]一种锅炉内受热面壁温安全监测评估系统

权利要求书

1.一种锅炉内受热面壁温安全监测评估系统，其特征在于，包括炉管壁温在线计算模块与壁温安全评估展示模块；

所述的炉管壁温在线计算模块，用于计算炉管壁温，具体步骤如下：

S1：采集锅炉运行实时状态参数：烟气温度、烟气流量、工质温度、工质流量、工质压力；

S2：将上述参数代入基于全工况数值模拟及神经网络的锅炉内烟气流场分布在线预测模型，获得入口烟气条件，包括受热面入口的平均烟温及辐射热；

S3：根据步骤S2中获得的入口烟气条件进行在线热力计算，获得炉宽及炉高热偏差条件；

S4：利用步骤S1中获得的受热面入口工质参数的平均值进行在线水力计算，获得水力偏差条件；

S5：根据步骤S3获得的炉宽及炉高热偏差条件和步骤S4中获得的水力偏差条件进行炉管壁温在线计算，输出受热面各具体位置上的炉管壁温分布结果；

所述的壁温安全评估展示模块，用于对炉管壁温在线计算模块获得的结果进行实时壁温展示、超温区域预警展示和历史数据综合展示，具体步骤为：

(1)实时壁温展示：建立锅炉受热面布局三维模型，每隔一定时间收集一次炉管壁温在线计算模块输出的炉管壁温数据，在三维模型中进行实时展示；

(2)超温区域预警展示：每隔一定时间计算一次炉管壁温平均值T，当T_max–T大于临界值时，在三维模型相应区域进行红色预警，并显示T，T_max为炉管运行安全值；

(3)历史数据综合展示：将炉管壁温在线计算模块输出的炉管壁温数据绘制成历史运行数据，并对曲线上的极值点数据进行标识。

2.根据权利要求1所述的锅炉内受热面壁温安全监测评估系统，其特征在于，所述的基于全工况数值模拟及神经网络的锅炉内烟气流场分布在线预测模型，其构建过程包括以下步骤：

S1：采集锅炉相关尺寸结构以及日常运行过程中不同负荷及不同工况的风量、煤量、燃煤特性数据，以计算流体动力学软件CFD为基础，建立锅炉三维框架结构并进行网格划分；

S2：在CFD中建立目标锅炉模型，采用拉丁超立方抽样方法给定各工况输入变量的值，即输入变量数据集，在各变量的取值范围内进行采样，将采样得到的多种工况参数作为边界条件进行数值模拟，获得多工况下不同截面的烟气温度场和速度场分布；

S3：对所需截面进行离散化处理，按需划分成若干区域，利用步骤S2中多工况数值模拟结果，统计所需烟气温度和速度数据集，为烟温和烟速预测提供样本，根据预测得到的烟温和烟速进行仿真得到烟气流场分布；

S4：在所需截面布置传感器，测量其烟温和烟速，利用测量值对烟气流场分布仿真结果进行修正，得到修正后的锅炉实际全工况数值模拟数据集；

S5：构建代理模型，拟合各工况参数和截面烟气流场之间的函数关系，并利用优化算法对代理模型的权值和阈值进行调整，得到经过优化的基于全工况数值模拟及神经网络的锅炉内烟气流场分布在线预测模型。

3.根据权利要求2所述的锅炉内受热面壁温安全监测评估系统，其特征在于，所述代理模型以锅炉负荷、一次风量、二次风量、一次风温、二次风温、给煤量和风门调节挡板反馈为输入变量，以炉膛截面各离散点处烟温和烟速为输出量。

4.根据权利要求2所述的锅炉内受热面壁温安全监测评估系统，其特征在于，所述代理模型选用ANN进行训练，所述优化算法选用PSO方法。