本發(fā)明屬于火電廠鍋爐受熱面安全監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種基于溫度特征參數(shù)的鍋爐管異物堵塞在線監(jiān)測方法，用于實(shí)時(shí)評價(jià)鍋爐受熱面異物堵塞的嚴(yán)重程度，指導(dǎo)技術(shù)人員及時(shí)掌握鍋爐管運(yùn)行存在的風(fēng)險(xiǎn)，減少超溫引起的四管泄漏。

背景技術(shù)：
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隨著近十年來國內(nèi)超臨界、超超臨界機(jī)組的大量投運(yùn)，鍋爐高溫受熱面受到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、爐管材質(zhì)、高參數(shù)運(yùn)行、割管及焊接處理等方面原因的影響，經(jīng)常會發(fā)生鍋爐管異物堵塞的情況，由此引起的爐管超溫失效屢見不鮮，幾乎每臺超(超)臨界機(jī)組都曾經(jīng)或多或少的出現(xiàn)過此類問題。異物堵塞包括兩種情況：1.制造、安裝以及檢修期間留存于爐管內(nèi)的雜物或焊渣堵塞焊縫及節(jié)流孔；2.運(yùn)行過程生成的氧化皮脫落堵塞彎頭。上述兩種情況均會引起管壁溫度上升，降低爐管的剩余壽命，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致爐管快速失效，引起機(jī)組非停。

現(xiàn)階段國內(nèi)發(fā)現(xiàn)爐管異物堵塞的方法分為兩類：離線檢測和在線監(jiān)測。離線檢測是指利用機(jī)組停機(jī)檢修期間，對鍋爐管進(jìn)行磁性檢測或射線探傷的方法來判斷爐管是否發(fā)生堵塞。該方法直觀有效、準(zhǔn)確可靠，但有以下不足：1○只能在停機(jī)檢修時(shí)進(jìn)入鍋爐檢測，對運(yùn)行期間的異常堵塞無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。2○檢測工作量大，檢測范圍及部位的選取較為盲目，例如，電廠往往對爐管下彎頭檢測氧化皮堆積，但很少主動對焊縫和節(jié)流孔進(jìn)行檢測，而目前超(超)臨界機(jī)組發(fā)生異物堵塞節(jié)流孔引起超溫和爆管的現(xiàn)象比較常見。

在線監(jiān)測是指通過鍋爐管的壁溫測點(diǎn)，監(jiān)控爐管溫度異常變化。目前電廠普遍采用的溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測、超溫報(bào)警、超溫統(tǒng)計(jì)等功能，但目前的監(jiān)測系統(tǒng)僅關(guān)注和記錄超溫，只適用于爐管堵塞嚴(yán)重(觸發(fā)超溫閥值)的情況，對于低于超溫閥值情況下溫度的異常變化不能有效的預(yù)警和分析，而實(shí)際上很多時(shí)候，爐管的異物堵塞是一個(gè)逐漸形成并加重的過程，中前期爐管壁溫雖有明顯上升，但并不會達(dá)到超溫閥值的程度，工作人員很難去留意和發(fā)現(xiàn)其隱含的信息。這個(gè)時(shí)候若能及時(shí)預(yù)警并給出風(fēng)險(xiǎn)提示，電廠便可以有針對性的安排運(yùn)行或檢修措施，確保鍋爐受熱面的安全運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷或不足，既缺乏有效反映爐管異物堵塞程度的在線監(jiān)測指標(biāo)，無法捕獲和預(yù)警低于超溫閥值情況下溫度的異常變化，提供了一種基于溫度特征參數(shù)的鍋爐管異物堵塞在線監(jiān)測方法，通過設(shè)計(jì)關(guān)鍵的溫度特征參數(shù)，并基于規(guī)則庫實(shí)時(shí)做出判斷，形成一個(gè)反映爐管堵塞程度的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。該方法可以有效捕獲各類明顯或隱含的溫度異常變化，指導(dǎo)電廠技術(shù)人員掌握爐管異物堵塞的程度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于溫度特征參數(shù)的鍋爐管異物堵塞在線監(jiān)測方法，該方法通過計(jì)算實(shí)時(shí)超溫、連續(xù)超溫和長時(shí)平均溫度超溫關(guān)鍵溫度特征參數(shù)，并通過預(yù)設(shè)規(guī)則將其轉(zhuǎn)換為爐管堵塞風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，包括以下步驟：

1)構(gòu)建鍋爐受熱面壁溫測點(diǎn)信息表，包括測點(diǎn)編號、測點(diǎn)位置、測點(diǎn)描述、測點(diǎn)單位；

2)依據(jù)鍋爐各受熱面設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)定各測點(diǎn)的實(shí)時(shí)壁溫報(bào)警閥值；

3)從電廠DCS或SIS系統(tǒng)中導(dǎo)出所有測點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)，繪制溫度場曲線；

4)根據(jù)所繪制溫度場曲線，確定各壁溫測點(diǎn)的長時(shí)平均溫度報(bào)警閥值；

5)實(shí)時(shí)讀取受熱面壁溫測點(diǎn)數(shù)據(jù)；

6)依據(jù)所采集壁溫?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算各測點(diǎn)的實(shí)時(shí)超溫、連續(xù)超溫、長時(shí)平均溫度超溫等特征參數(shù)；

7)根據(jù)測點(diǎn)溫度特征參數(shù)值，依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則判斷該測點(diǎn)位置的異物堵塞風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟2)中，所述的依據(jù)鍋爐各受熱面設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)定各測點(diǎn)的實(shí)時(shí)壁溫報(bào)警閥值，是指根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)說明書、鍋爐壁溫強(qiáng)度計(jì)算書中各鍋爐管壁溫報(bào)警建議閥值，設(shè)定每個(gè)壁溫測點(diǎn)的報(bào)警閥值，實(shí)時(shí)壁溫報(bào)警閥值設(shè)置為三級，從小到大依次為一級報(bào)警閥值L_TR1、二級報(bào)警閥值L_TR2、三級報(bào)警閥值L_TR3，相鄰兩級之間差約15°～30°。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟3)中，所述的從電廠DCS或SIS系統(tǒng)中導(dǎo)出所有測點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)，繪制溫度場曲線，是指選取鍋爐平穩(wěn)運(yùn)行工況下的一段時(shí)間范圍，從電廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出測點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)，計(jì)算各測點(diǎn)的歷史平均值，進(jìn)而繪制受熱面各截面上的溫度場，溫度場的橫坐標(biāo)為從爐左到爐右的管屏編號。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟4)中，所述的根據(jù)所繪制溫度場曲線，確定各壁溫測點(diǎn)的長時(shí)平均溫度報(bào)警閥值，是指在測點(diǎn)溫度場上對應(yīng)數(shù)值的基礎(chǔ)上，加上15°～40°得到各測點(diǎn)的長時(shí)平均溫度報(bào)警閥值L_TV，L_TV需要小于實(shí)時(shí)壁溫一級報(bào)警閥值L_TR1；所謂的長時(shí)平均溫度是指鍋爐運(yùn)行過程中，當(dāng)天之前30天時(shí)間范圍內(nèi)的平均溫度，計(jì)算的頻率為1次/天，數(shù)據(jù)間隔為1分鐘。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟5)中，所述的實(shí)時(shí)讀取受熱面壁溫測點(diǎn)數(shù)據(jù)，是指系統(tǒng)按設(shè)定的采集頻率1分鐘實(shí)時(shí)從電廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中采集所有測點(diǎn)的壁溫?cái)?shù)據(jù)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟6)中，所述的依據(jù)所采集壁溫?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算各測點(diǎn)的實(shí)時(shí)超溫、連續(xù)超溫、長時(shí)平均溫度超溫特征參數(shù)，是指每分鐘對測點(diǎn)數(shù)據(jù)處理1次，判斷是否實(shí)時(shí)超溫和連續(xù)超溫，若實(shí)時(shí)超溫，記錄實(shí)時(shí)超溫的級別H_TR；若連續(xù)超溫，記錄連續(xù)超溫持續(xù)的次數(shù)N_TL和級別H_TL；若本輪數(shù)據(jù)沒有超溫，連續(xù)超溫的次數(shù)和級別需清零；每天計(jì)算并判斷一次長時(shí)平均溫度是否超溫，若超溫，記錄長時(shí)平均溫度超溫持續(xù)的次數(shù)N_TV，若本輪沒有超溫，長時(shí)平均溫度超溫的持續(xù)次數(shù)需清零。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟7)中，所述的根據(jù)測點(diǎn)溫度特征參數(shù)值，依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則判斷該測點(diǎn)位置的異物堵塞風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，并給出處理建議，是指設(shè)計(jì)一個(gè)規(guī)則庫，其中溫度特征參數(shù)滿足預(yù)定的規(guī)則后就可判斷其堵塞風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)每輪計(jì)算得到各測點(diǎn)的特征參數(shù)后，按照規(guī)則給出堵塞風(fēng)險(xiǎn)提示及處理建議。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

傳統(tǒng)在線監(jiān)測以實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測為核心，僅能實(shí)現(xiàn)爐管壁溫的實(shí)時(shí)監(jiān)測、超溫報(bào)警、超溫統(tǒng)計(jì)等功能，不能反映爐管異物堵塞程度演變的全過程，也就無法對低于超溫閥值情況下溫度的異常變化進(jìn)行有效的預(yù)警和分析。但實(shí)際情況是很多異物堵塞尤其是氧化皮剝落堆積的中前期，并不會發(fā)生實(shí)時(shí)超溫，但此時(shí)其長時(shí)平均溫度已經(jīng)有顯著上升。本發(fā)明通過設(shè)計(jì)多個(gè)溫度特征參數(shù)，全面反映爐管異物堵塞程度由輕及重時(shí)壁溫的變化特征，通過在線實(shí)時(shí)監(jiān)測和計(jì)算，自動獲取技術(shù)人員很難留意和發(fā)現(xiàn)的隱含信息，并及時(shí)轉(zhuǎn)換為異物堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，并給出相應(yīng)的處理建議，以便電廠有針對性的安排運(yùn)行或檢修措施，確保鍋爐受熱面的安全運(yùn)行。

附圖說明：

圖1為特征參數(shù)計(jì)算流程圖；

圖2為堵塞風(fēng)險(xiǎn)的判斷規(guī)則示意圖；

圖3為四級過熱器溫度場分布圖；

圖4為歷史曲線、周均線、月均線對比示意圖。

具體實(shí)施方式：

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做出進(jìn)一步的說明。

基于溫度特征值的鍋爐管異物堵塞在線監(jiān)測方法，該方法通過計(jì)算實(shí)時(shí)超溫、連續(xù)超溫、長時(shí)平均溫度超溫等關(guān)鍵溫度特征參數(shù)，通過預(yù)設(shè)規(guī)則將其轉(zhuǎn)換為爐管堵塞風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，其主要步驟如下：

1)構(gòu)建鍋爐受熱面壁溫測點(diǎn)信息表，包括測點(diǎn)編號、測點(diǎn)位置、測點(diǎn)描述、測點(diǎn)單位；

2)依據(jù)鍋爐各受熱面設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)定各測點(diǎn)的實(shí)時(shí)壁溫報(bào)警閥值；

所述的依據(jù)鍋爐各受熱面設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)定各測點(diǎn)的實(shí)時(shí)壁溫報(bào)警閥值，是指根據(jù)鍋爐說明書等相關(guān)設(shè)計(jì)資料，設(shè)定每個(gè)壁溫測點(diǎn)的報(bào)警閥值，實(shí)時(shí)壁溫報(bào)警閥值設(shè)置為三級，從小到大依次為一級報(bào)警閥值L_TR1、二級報(bào)警閥值L_TR2、三級報(bào)警閥值L_TR3，相鄰兩級之間差約15°～30°。

3)從電廠DCS或SIS系統(tǒng)中導(dǎo)出所有測點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)，繪制溫度場曲線；

所述的從電廠DCS或SIS系統(tǒng)中導(dǎo)出所有測點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)，繪制溫度場曲線，是指選取鍋爐平穩(wěn)運(yùn)行工況下的一段時(shí)間范圍，從電廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出測點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)，計(jì)算各測點(diǎn)的歷史平均值，進(jìn)而繪制受熱面各截面上的溫度場，溫度場的橫坐標(biāo)為從爐左到爐右的管屏編號。

4)根據(jù)所繪制溫度場曲線，確定各壁溫測點(diǎn)的長時(shí)平均溫度報(bào)警閥值；

所述的根據(jù)所繪制溫度場曲線，確定各壁溫測點(diǎn)的長時(shí)平均溫度報(bào)警閥值，是指在測點(diǎn)溫度場上對應(yīng)數(shù)值的基礎(chǔ)上，加上15°～40°得到各測點(diǎn)的長時(shí)平均溫度報(bào)警閥值L_TV，L_TV需要小于實(shí)時(shí)壁溫一級報(bào)警閥值L_TR1。所謂的長時(shí)平均溫度是指鍋爐運(yùn)行過程中，當(dāng)天之前30天時(shí)間范圍內(nèi)的平均溫度，計(jì)算的頻率為1次/天，數(shù)據(jù)間隔為1分鐘。它是為捕獲爐管早期堵塞而設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵溫度特征參數(shù)。

5)實(shí)時(shí)讀取受熱面壁溫測點(diǎn)數(shù)據(jù)；

所述的實(shí)時(shí)讀取受熱面壁溫測點(diǎn)數(shù)據(jù)，是指系統(tǒng)按設(shè)定的采集頻率1分鐘實(shí)時(shí)從電廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中采集所有測點(diǎn)的壁溫?cái)?shù)據(jù)。它處于24(小時(shí))*7(天)連續(xù)不間斷工作狀態(tài)。

6)依據(jù)所采集壁溫?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算各測點(diǎn)的實(shí)時(shí)超溫、連續(xù)超溫、長時(shí)平均溫度超溫等特征參數(shù)；

所述的依據(jù)所采集壁溫?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算各測點(diǎn)的實(shí)時(shí)超溫、連續(xù)超溫、長時(shí)平均溫度超溫等特征參數(shù)，是指每分鐘對測點(diǎn)數(shù)據(jù)處理1次，判斷是否實(shí)時(shí)超溫和連續(xù)超溫，若實(shí)時(shí)超溫，記錄實(shí)時(shí)超溫的級別H_TR；若連續(xù)超溫，記錄連續(xù)超溫持續(xù)的次數(shù)N_TL和級別H_TL；若本輪數(shù)據(jù)沒有超溫，連續(xù)超溫的次數(shù)和級別需清零；每天計(jì)算并判斷一次長時(shí)平均溫度是否超溫，若超溫，記錄長時(shí)平均溫度超溫持續(xù)的次數(shù)N_TV，若本輪沒有超溫，長時(shí)平均溫度超溫的持續(xù)次數(shù)需清零。計(jì)算流程如圖1所示。

不同程度的異物堵塞可以通過實(shí)時(shí)超溫、連續(xù)超溫、長時(shí)平均溫度超溫等特征參數(shù)反映出來，隨著異物堵塞程度由輕及重，爐管壁溫特征參數(shù)的變化過程為：無超溫→僅偶爾的實(shí)時(shí)超溫或連續(xù)超溫或長時(shí)平均溫度超溫→長時(shí)平均溫度持續(xù)超溫→連續(xù)超溫持續(xù)不消失。

7)根據(jù)測點(diǎn)溫度特征參數(shù)值，依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則判斷該測點(diǎn)位置的異物堵塞風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，并給出處理建議。

所述的根據(jù)測點(diǎn)溫度特征參數(shù)值，依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則判斷該測點(diǎn)位置的異物堵塞風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，并給出處理建議，是指設(shè)計(jì)一個(gè)規(guī)則庫，其中溫度特征參數(shù)滿足一定的規(guī)則后就可判斷其堵塞風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)每輪計(jì)算得到各測點(diǎn)的特征參數(shù)后，就可按照規(guī)則給出堵塞風(fēng)險(xiǎn)提示及處理建議。堵塞風(fēng)險(xiǎn)的判斷規(guī)則如圖2所示：圖2中，N1取值范圍3～5，N2取值范圍6～10，N3取值范圍11～15，N4取值范圍10～20。

在線監(jiān)測的異物堵塞風(fēng)險(xiǎn)及處理建議見表1。

表1堵塞風(fēng)險(xiǎn)分級及處理建議：

通過上述步驟即可完成鍋爐管異物堵塞的在線監(jiān)測。

實(shí)施例

基于溫度特征參數(shù)的鍋爐管異物堵塞在線監(jiān)測方法已經(jīng)在國內(nèi)多個(gè)超(超)臨界機(jī)組上應(yīng)用，適用于各類鍋爐，包括東方鍋爐廠、哈爾濱鍋爐廠、上海鍋爐廠，巴威鍋爐等國內(nèi)主要?jiǎng)恿υO(shè)備制造商的鍋爐，成為電廠技術(shù)人員開展的爐管異物堵塞在線監(jiān)測的重要手段。以某電廠鍋爐為例，將該方法的實(shí)施方式介紹如下：

1)調(diào)研電廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫類型、IP地址和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，確定系統(tǒng)服務(wù)器的安裝位置并配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)讀取接口；

2)收集鍋爐受熱面結(jié)構(gòu)、布置、材料、規(guī)格、蒸汽參數(shù)等信息，整理壁溫測點(diǎn)的安裝位置、編號、中文描述、狀態(tài)、實(shí)時(shí)壁溫三級報(bào)警閥值等信息；

3)導(dǎo)出機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行工況下鍋爐受熱面壁溫測點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)(不小于6個(gè)月)，結(jié)合測點(diǎn)位置進(jìn)行溫度場整理和分析；下面為該鍋爐四級過熱器的溫度場分布，橫坐標(biāo)為管屏的編號(共94屏，從爐左-爐右)，縱坐標(biāo)為不同爐膛截面上的爐管壁溫。

4)依據(jù)溫度場結(jié)果確定長時(shí)平均溫度的報(bào)警閥值；

5)將整理的受熱面信息、測點(diǎn)信息、各類報(bào)警閥值信息錄入到監(jiān)測系統(tǒng)；

6)實(shí)時(shí)超溫和連續(xù)超溫的監(jiān)測頻率為1分鐘；長時(shí)平均溫度超溫的監(jiān)測頻率為1天，數(shù)據(jù)間隔為1分鐘，長時(shí)的時(shí)間范圍為30天。

7)啟動數(shù)據(jù)采集接口，獲取受熱面的實(shí)時(shí)壁溫?cái)?shù)據(jù)；

8)依據(jù)實(shí)時(shí)壁溫?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算各測點(diǎn)的實(shí)時(shí)超溫、連續(xù)超溫、長時(shí)平均溫度超溫等特征參數(shù)；受負(fù)荷、運(yùn)行調(diào)節(jié)等多種因素的影響，壁溫的瞬時(shí)值變化范圍比較大。而通過計(jì)算長時(shí)平均溫度，減小各種偶然因素的影響，為用戶提供一個(gè)相對平滑、穩(wěn)定且反映趨勢變化的特征參數(shù)。圖4為某爐管壁溫的歷史曲線、周均線、月均線的對比，從中可以清楚看到月均線在反映整體趨勢變化方面更為直觀有效。

9)系統(tǒng)投入運(yùn)行，從此電廠技術(shù)人員便可輕松掌握受熱面各監(jiān)測爐管的異物堵塞風(fēng)險(xiǎn)。