專利名稱：電站循環(huán)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于監(jiān)測循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相流動狀態(tài)，以便及時發(fā)現(xiàn)鍋爐爐膛結(jié)渣、泄露故障的裝置，屬檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
循環(huán)流化床(CFB)燃燒是一項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，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電站鍋爐機組運行中最為突出的問題之一。CFB機組年利用小時數(shù)不到常規(guī)煤粉鍋爐機組的2/3，致使其運行的經(jīng)濟性尚未達(dá)到設(shè)計要求，其中鍋爐爐膛結(jié)渣、泄露故障是造成機組非計劃停機的重要原因，而這些故障的產(chǎn)生與爐內(nèi)氣固兩相流動狀況有直接的關(guān)系。因此采用各種方法監(jiān)測循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相流動狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理其異常工作狀態(tài)，對于循環(huán)流化床鍋爐的安全經(jīng)濟運行具有重要意義。CFB床層壓力波動包含了流化床內(nèi)的綜合動態(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態(tài)反映。通過測量CFB爐內(nèi)壓力波動信號并提取分析相關(guān)特征參數(shù)可表征流化床內(nèi)的氣固兩相流動狀態(tài)。然而總結(jié)目前國內(nèi)外對 CFB床層壓力波動特性研究發(fā)現(xiàn)，一個共同的特點是盡管各研究者采取的信號分析處理方法可能不盡相同，但床壓監(jiān)測點均布置在爐內(nèi)布風(fēng)板以上的氣固兩相流動區(qū)域內(nèi)和/或爐膛壁面上，存在床壓檢測裝置被頻繁堵塞、嚴(yán)重磨損的問題，降低了監(jiān)測裝置的可靠性， 而且傳統(tǒng)監(jiān)測裝置無法監(jiān)測到爐內(nèi)水平方向上不同位置的氣固流動狀態(tài)，影響了監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種運行可靠、監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確的電站循環(huán)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置。本實用新型所述問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種電站循環(huán)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，它由爐膛差壓傳感器、回料閥回料室差壓傳感器、回料閥松動室差壓傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊和計算機組成，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室差壓傳感器的感壓口分別經(jīng)壓力測管與爐膛布風(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)板上的回料閥松動室風(fēng)帽的入口管內(nèi)腔連通；它們的信號輸出端分別接數(shù)據(jù)采集模塊的不同輸入通道；所述數(shù)據(jù)采集模塊通過通訊接口與計算機連接。上述電站循環(huán)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，所述爐膛差壓傳感器設(shè)置多個，每個爐膛壓差傳感器對應(yīng)兩個爐膛風(fēng)帽，在每個爐膛回料口、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壓力測管相連接的爐膛風(fēng)帽。[0008]上述電站循環(huán)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，所述回料閥回料室差壓傳感器設(shè)置多個，每個回料閥回料室差壓傳感器對應(yīng)兩個回料閥回料室風(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壓力測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)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，所述回料閥松動室差壓傳感器設(shè)置多個，每個回料閥松動室差壓傳感器對應(yīng)兩個回料閥松動室風(fēng)帽，在回料閥布風(fēng)板上與回料立管相連接的松動室區(qū)域內(nèi)，與回料閥松動室差壓傳感器通過壓力測管相連接的回料閥松動室風(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)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，所述壓力測管的采樣端固定在對應(yīng)風(fēng)帽入口管的外壁上，并通過風(fēng)帽入口管壁上的氣孔與風(fēng)帽的入口管內(nèi)腔連通。本實用新型將壓力監(jiān)測點布置在爐膛風(fēng)帽、回料閥回料室風(fēng)帽和回料閥松動室風(fēng)帽的入口管內(nèi)，由于各風(fēng)帽入口管內(nèi)只有氣流而無氣固兩相流，因而壓力測管不會被堵塞或磨損，這樣就大大提高了監(jiān)測裝置的可靠性。同時，本裝置的監(jiān)測點可根據(jù)需要布置在爐內(nèi)水平方向上的任何位置，提高了監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(以壓力傳感器為例)；圖2是爐膛風(fēng)帽壓力測點在爐膛布風(fēng)板上的布置示意圖；圖3是回料室區(qū)域壓力測點和松動室區(qū)域壓力測點在回料閥布風(fēng)板上的布置示意圖。圖中各標(biāo)號為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、 回料閥松動室風(fēng)帽；6、回料立管；7、回料閥；8、回料閥松動室差壓傳感器；9、壓力測管； 10、數(shù)據(jù)采集模塊；11、計算機；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)帽壓力測點；a g、回料室區(qū)域壓力測點；h 1、松動室區(qū)域壓力測點。
具體實施方式
本實用新型利用現(xiàn)代信號處理方法提取爐膛、回料閥不同位置風(fēng)帽壓力波動信號的特征參數(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狀態(tài)，預(yù)測爐膛與回料閥內(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)帽壓力測點(每個與壓力測管9相連接的風(fēng)帽入口管為一個壓力測點)，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)帽壓力測點，在與回料立管6連接的松動室下方風(fēng)箱內(nèi)的松動室風(fēng)帽 5的入口管壁上布置松動室風(fēng)帽壓力測點，所有風(fēng)帽壓力測點通過壓力測管與相應(yīng)差壓傳感器的接頭相連接，通過差壓傳感器將測得的壓力或壓差轉(zhuǎn)換成電信號，再將電信號送到數(shù)據(jù)采集模塊10進(jìn)行信號的AD轉(zhuǎn)換，最后存儲至計算機11中。通過上述在電站CFB鍋爐爐膛風(fēng)帽以及回料閥回料室、松動室風(fēng)帽入口布置壓力測點，利用現(xiàn)代壓力測量技術(shù)和信號處理方法，提取反映爐膛、回料閥內(nèi)氣固兩相流動狀態(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)的運行狀態(tài)并預(yù)測爐內(nèi)故障的發(fā)生。本實用新型的壓力測量方式為單測點、雙測點相結(jié)合的測量方式，單測點壓力信號特征參數(shù)能夠反映測點所在風(fēng)帽周圍局部及整個系統(tǒng)的氣固兩相流動狀況，還能反映送風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行條件的影響；而雙測點差壓信號特征參數(shù)則能夠反映兩個測點所在風(fēng)帽之間區(qū)域的氣固兩相流動狀況。壓力測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，通過不同位置風(fēng)帽壓力、差壓信號特征參數(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)測爐膛、回料閥內(nèi)局部典型故障的發(fā)生。信號處理方法采用小波分析、Wigner譜分析實現(xiàn)壓力、差壓信號的局部化時頻分析，得到不同頻率段壓力、差壓信號隨時間的變化趨勢以及不同時刻壓力、差壓波動幅度的頻率域分布，結(jié)合時域標(biāo)準(zhǔn)差，評估不同頻率段的壓力、差壓波動幅度，結(jié)合局部頻峰加權(quán)平均頻率
Z1來分析非平穩(wěn)氣固流化床壓力波動信號的頻率特征；利用AR模型譜估計法對不同壓
力、差壓信號進(jìn)行功率譜估計，獲得信號的能量頻率域分布，結(jié)合能量加權(quán)平均頻率Λ來
評估壓力、差壓波動頻率的整體性變化，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)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，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)、回料閥松動室差壓傳感器(8)、數(shù)據(jù)采集模塊(10)和計算機(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)和回料閥松動室差壓傳感器(8)的感壓口分別經(jīng)壓力測管(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 )上的回料閥松動室風(fēng)帽(5 ) 的入口管內(nèi)腔連通；它們的信號輸出端分別接數(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 )通過通訊接口與計算機(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電站循環(huán)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征是，所述爐膛差壓傳感器(14)設(shè)置多個，每個爐膛差壓傳感器(14)對應(yīng)一個爐膛風(fēng)帽(3)，在每個爐膛回料口、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)通過壓力測管相連接的爐膛風(fēng)帽 (3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電站循環(huán)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征是，所述回料閥回料室差壓傳感器(13)設(shè)置多個，每個回料閥回料室差壓傳感器(13)對應(yīng)一個回料閥回料室風(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)通過壓力測管(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)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征是，所述回料閥松動室差壓傳感器(8)設(shè)置多個，每個回料閥松動室差壓傳感器(8)對應(yīng)一個回料閥松動室風(fēng)帽(5)，在回料閥布風(fēng)板(12)上與回料立管相連接的松動室區(qū)域內(nèi)，與回料閥松動室差壓傳感器(8)通過壓力測管(9)相連接的回料閥松動室風(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)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征是，所述壓力測管(9)的采樣端固定在對應(yīng)風(fēng)帽入口管的外壁上，并通過風(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)流化床鍋爐運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，它由爐膛差壓傳感器、回料閥回料室差壓傳感器、回料閥松動室差壓傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊和計算機組成，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室差壓傳感器的感壓口分別經(jīng)壓力測管與爐膛布風(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)板上的回料閥松動室風(fēng)帽的入口管內(nèi)腔連通；它們的信號輸出端分別接數(shù)據(jù)采集模塊的不同輸入通道；所述數(shù)據(jù)采集模塊通過通訊接口與計算機連接。本實用新型將壓力監(jiān)測點布置在風(fēng)帽的入口管內(nèi)，壓力測管不會被堵塞或磨損，大大提高了監(jiān)測裝置的可靠性和監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
文檔編號G01L13/00GK202328158SQ20112045179
公開日2012年7月11日 申請日期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 申請人:華北電力大學(xué)(保定)