燃煤锅炉尾部对流换热器积灰在线监测系统及监测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110578933A(43)申请公布日2019.12.17(21)申请号201910871842.7(22)申请日2019.09.16(71)申请人华能国际电力股份有限公司地址100031北京市西城区复兴门内大街6号申请人西安热工研究院有限公司华能曲阜热电有限公司(72)发明人周俊波高林李军马俊喜鲍教旗安建军贾国栋王明坤(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人何会侠(51)Int.Cl.F23M11/04(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称燃煤锅炉尾部对流换热器积灰在线监测系统及监测方法(57)摘要本发明公开了一种燃煤锅炉尾部对流换热器积灰在线监测系统及监测方法，该系统包括DCS服务器、串口服务器、PLC和工控机，运行于DCS服务器上的虚拟DPU程序通过动态链接通讯接口程序与串口服务器相互间进行TCP/IP通讯，串口服务器另一端与积灰监测PLC通过MODBUS通讯连接；PLC包含电源模块、通讯模块和处理器模块，通讯模块与串口服务器相连，通过MODBUS协议进行数据间通讯，处理器模块与工控机通过网线连接，实现数据通讯，电源模块用于给PLC设备供电；工控机用于积灰监测程序调试和存储数据；处理器模块用于实时计算锅炉尾部对流换热器的积灰程度；本发明通过实时监测锅炉尾部对流换热器传热过程的强弱程度来表征换热器积灰程度。CN110578933ACN110578933A权利要求书1/2页1.燃煤锅炉尾部对流换热器积灰在线监测系统，其特征在于：包括依次连接的DCS服务器、串口服务器、积灰监测PLC和工控机；所述DCS服务器上运行的虚拟DPU程序通过动态链接通讯接口程序与串口服务器相互间进行TCP/IP通讯，DCS服务器向积灰监测PLC传输燃煤火电机组运行的实时过程数据；所述串口服务器充当了串行接口到以太网的通信网关，实现串口与以太网接口的双向数据传输，串口服务器一端与DCS服务器通过TCP/IP网线连接，串口服务器另一端与积灰监测PLC通过MODBUS通讯连接；所述积灰监测PLC包含电源模块、通讯模块和处理器模块，通讯模块与串口服务器相连，通过MODBUS协议进行数据间通讯，处理器模块与工控机通过网线连接，实现数据通讯，电源模块用于给积灰监测PLC供电；所述工控机与积灰监测PLC的处理器模块相连，用于调试积灰监测程序和存储历史数据；所述处理器模块用于实时计算燃煤锅炉尾部对流换热器的积灰程度。2.权利要求1所述的燃煤锅炉尾部对流换热器积灰在线监测系统的积灰实时在线监测方法，其特征在于：包括如下步骤:步骤1：积灰监测PLC从DCS服务器读取实时过程数据，包括燃煤火电机组负荷、给水流量、对流换热器进口工质温度、对流换热器进口工质压力、对流换热器出口工质温度、对流换热器出口工质压力、对流换热器进口烟气温度、对流换热器出口烟气温度、锅炉主蒸汽流量G和再热蒸汽流量D；步骤2：积灰监测PLC对燃煤火电机组运行实时过程数据预处理，剔除异常数据并去除噪声：积灰监测PLC针对从DCS服务器读取的某一实时过程数据变量x，选择m次正常信号x1,x2,…，xm为样本数据，计算样本数据的平均值和标准差读取当前运行数据x0,根据判别式判断当前运行数据是否为异常值，若判别式成立，取x0＝x0-1+(x0-1-x0-2)替换当前值，作为当前运行正常数据，并存储；β为误差系数，x0-1、x0-2是前两次计算周期存储的正常运行数据；取作为平滑后的数据进入下一步计算；步骤3：根据换热器进口和出口的工质和压力计算换热器进口工质的焓值i'和换热器出口工质的焓值i”；步骤4：积灰监测PLC的处理器模块基于以下公式计算燃煤锅炉尾部对流换热器清洁度表征指标CF.cmetal和csteam是换热器金属管和换热器内工质的平均比热容，mmetal和msteam是换热器金属管和换热器内工质的质量，Tmetal是换热器金属管壁平均温度，Psteam是换热器内工质压2CN110578933A权利要求书2/2页力，t是时间，s；Δt是换热器传热温压，℃；D是换热器内工质的流量，kg/s；i'是换热器进口工质的焓值，按工质进口温度和压力查取，kJ/kg；i”是换热器出口工质的焓值，按工质出口22温度和压力查取，kJ/kg；F是换热器的面积，m；Kideal是换热器理想传热系数，W/(m·℃)；机组快速升降负荷导致燃煤锅炉尾部对流换热器实际传热量与工质吸热量之间存在偏差，公式分母前两项是考虑换热器金属温度变化导致换热器本身蓄热的改变量与蒸汽压力变化导致工质蓄热的改变量，a,b分别是对应的修正系数；步骤5：积灰监测PLC的通讯模块通过串口服务器将步骤4得到的燃煤锅炉尾部对流换热器清洁