CN104519312A - 一种电厂锅炉燃烧优化监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电厂锅炉燃烧优化监控系统，包括上位机、数据采集单元、信息融合处理单元和人机界面HMI；所述数据采集单元包括灰分探测仪、水分探测仪、煤质热值计算单元、看火视频监控装置、图像处理单元、近红外辐射能传感器、光电转换单元和含氧量传感器；所述信息融合处理单元包括信号调理电路、数据采集卡、神经网络数据融合处理器以及存储器、接口电路和电源模块。本发明结构设计合理、可靠性好、灵敏度高、参数采集全面，有效解决了现有控制系统参数采集单一，难以获得最佳运行曲线，运行效率低，发电成本高等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种监控系统，尤其是涉及一种电厂锅炉燃烧优化监控系统。
背景技术
实现对大型火力发电厂锅炉的优化控制，对机组节能降耗、减少污染物排放有着重大的意义。目前，以单元机组为控制对象，火力发电厂的整体自动控制系统包括锅炉的蒸汽温度控制系统、燃烧过程控制系统以及协调控制系统等众多子系统。
维护电厂锅炉燃烧过程的最佳状态和经济性是燃烧过程控制系统的重要任务。在锅炉运行中，必须控制好送风量与燃料量的比例。为了使锅炉保持最佳燃烧工况，必须使风煤比合适。与风煤比有关的参数较多，如入炉煤的灰分和水分、炉膛内燃烧温度分布情况和辐射能强度分布情况、炉膛内烟气含氧量等都将影响最优风煤比的确定。目前采用的燃烧优化闭环控制系统由于参数采集较单一，往往无法完全针对锅炉燃烧的特点，实时控制运行工况。而且随机组负荷的变化，运行效率的变化也非常大，不能保证机组保持在最佳的运行曲线上，难以获得长期稳定的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电厂锅炉燃烧优化监控系统，其设计合理、可靠性好、灵敏度高，工作能够对实时采集到的数据进行融合处理，用于指导优化调节锅炉燃烧的风煤比参数，提高了运行效率，降低了发电成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电厂锅炉燃烧优化监控系统，其特征在于：包括位于监控室内的上位机、用于采集现场相关数据以便指导上位机对锅炉燃烧控制系统进行优化调节的数据采集单元、对数据采集单元采集到的数据进行信息融合处理的信息融合处理单元和与上位机相接的人机界面HMI；所述数据采集单元包括分别对入炉煤的灰分和水分进行检测的灰分探测仪和水分探测仪、根据灰分探测仪和水分探测仪探测到的信号计算出燃烧发热量的煤质热值计算单元、对所述入炉煤在炉膛内燃烧的火焰温度分布情况进行监视的看火视频监控装置、与看火视频监控装置相接的图像处理单元、用于获取所述炉膛内辐射能强度信息的近红外辐射能传感器、与近红外辐射能传感器相接的光电转换单元以及对所述炉膛内的烟气含氧量进行检测的含氧量传感器；所述信息融合处理单元包括信号调理电路、与信号调理电路相接的数据采集卡、与数据采集卡相接的神经网络数据融合处理器和与神经网络数据融合处理器相接的存储器、接口电路和电源模块；所述灰分探测仪和水分探测仪均与煤质热值计算单元相接，所述煤质热值计算单元、图像处理单元、光电转换单元和含氧量传感器均与信号调理电路相接，所述上位机分别与接口电路和锅炉燃烧控制系统相接。
上述一种电厂锅炉燃烧优化监控系统，其特征是：所述神经网络数据融合处理器为ARM微处理器，所述ARM微处理器内置有神经网络数据融合处理软件。
上述一种电厂锅炉燃烧优化监控系统，其特征是：所述看火视频监控装置为耐高温CCD摄像头。
上述一种电厂锅炉燃烧优化监控系统，其特征是：所述耐高温CCD摄像头的数量为4个，且4个所述耐高温CCD摄像头分别安装在锅炉四角。
上述一种电厂锅炉燃烧优化监控系统，其特征是：所述近红外辐射能传感器的数量为多个。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、能够对入炉煤的水分和灰分进行检测，以防止劣质煤冒充优质煤，降低了发电成本。
2、能够对炉膛火焰燃烧进行可视化监视，方便运行人员进行燃烧调整。
3、将炉膛内辐射能信号作为入炉燃料量调节的反馈信号之一，对系统的迟滞性进行了较好的补偿。
4、能够对多个传感器的测试信号进行信息融合处理，提高了数据可靠性和高效性。
综上所述，本发明结构设计合理、可靠性好、灵敏度高、参数采集全面，有效解决了现有控制系统参数采集单一，难以获得最佳运行曲线，运行效率低，发电成本高等问题。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图。
附图标记说明:
1—上位机； 2—锅炉燃烧控制系统； 3—数据采集单元；
3-1—灰分探测仪； 3-2—水分探测仪； 3-3—煤质热值计算单元；
3-4—看火视频监控装置； 3-5—图像处理单元；
3-6—近红外辐射能传感器； 3-7—光电转换单元；
3-8—含氧量传感器； 4—信息融合处理单元； 4-1—信号调理电路；
4-2—数据采集卡； 4-3—神经网络数据融合处理器；
4-4—存储器； 4-5—接口电路； 4-6—电源模块；
5—人机界面HMI。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括位于监控室内的上位机1、用于采集现场相关数据以便指导上位机1对锅炉燃烧控制系统2进行优化调节的数据采集单元3、对数据采集单元3采集到的数据进行信息融合处理的信息融合处理单元4和与上位机1相接的人机界面HMI5。所述数据采集单元3包括分别对入炉煤的灰分和水分进行检测的灰分探测仪3-1和水分探测仪3-2、根据灰分探测仪3-1和水分探测仪3-2探测到的信号计算出燃烧发热量的煤质热值计算单元3-3、对所述入炉煤在炉膛内燃烧的火焰温度分布情况进行监视的看火视频监控装置3-4、与看火视频监控装置3-4相接的图像处理单元3-5、用于获取所述炉膛内辐射能强度信息的近红外辐射能传感器3-6、与近红外辐射能传感器3-6相接的光电转换单元3-7以及对所述炉膛内的烟气含氧量进行检测的含氧量传感器3-8。所述信息融合处理单元4包括信号调理电路4-1、与信号调理电路4-1相接的数据采集卡4-2、与数据采集卡4-2相接的神经网络数据融合处理器4-3和与神经网络数据融合处理器4-3相接的存储器4-4、接口电路4-5和电源模块4-6；所述灰分探测仪3-1和水分探测仪3-2均与煤质热值计算单元3-3相接，所述煤质热值计算单元3-3、图像处理单元3-5、光电转换单元3-7和含氧量传感器3-8均与信号调理电路4-1相接，所述上位机1分别与接口电路4-5和锅炉燃烧控制系统2相接。
本实施例中，所述神经网络数据融合处理器4-3为ARM微处理器。
本实施例中，所述看火视频监控装置3-4为耐高温CCD摄像头。
本实施例中，所述耐高温CCD摄像头的数量为4个，且4个所述耐高温CCD摄像头分别安装在锅炉四角。
本实施例中，所述近红外辐射能传感器3-6的数量为多个。
实际使用过程中，所述煤质热值计算单元3-3根据灰分探测仪3-1和水分探测仪3-2探测到的信号对燃烧发热量进行计算时，根据本领域技术人员公知的计算煤炭发热量的经验公式进行计算。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种电厂锅炉燃烧优化监控系统，其特征在于：包括位于监控室内的上位机（1）、用于采集现场相关数据以便指导上位机（1）对锅炉燃烧控制系统（2）进行优化调节的数据采集单元（3）、对数据采集单元（3）采集到的数据进行信息融合处理的信息融合处理单元（4）和与上位机（1）相接的人机界面HMI（5）；所述数据采集单元（3）包括分别对入炉煤的灰分和水分进行检测的灰分探测仪（3-1）和水分探测仪（3-2）、根据灰分探测仪（3-1）和水分探测仪（3-2）探测到的信号计算出燃烧发热量的煤质热值计算单元（3-3）、对所述入炉煤在炉膛内燃烧的火焰温度分布情况进行监视的看火视频监控装置（3-4）、与看火视频监控装置（3-4）相接的图像处理单元（3-5）、用于获取所述炉膛内辐射能强度信息的近红外辐射能传感器（3-6）、与近红外辐射能传感器（3-6）相接的光电转换单元（3-7）以及对所述炉膛内的烟气含氧量进行检测的含氧量传感器（3-8）；所述信息融合处理单元（4）包括信号调理电路（4-1）、与信号调理电路（4-1）相接的数据采集卡（4-2）、与数据采集卡（4-2）相接的神经网络数据融合处理器（4-3）和与神经网络数据融合处理器（4-3）相接的存储器（4-4）、接口电路（4-5）和电源模块（4-6）；所述灰分探测仪（3-1）和水分探测仪（3-2）均与煤质热值计算单元（3-3）相接，所述煤质热值计算单元（3-3）、图像处理单元（3-5）、光电转换单元（3-7）和含氧量传感器（3-8）均与信号调理电路（4-1）相接，所述上位机（1）分别与接口电路（4-5）和锅炉燃烧控制系统（2）相接。
2.按照权利要求1所述的一种电厂锅炉燃烧优化监控系统，其特征在于：所述神经网络数据融合处理器（4-3）为ARM微处理器。
3.按照权利要求1或2所述的一种电厂锅炉燃烧优化监控系统，其特征在于：所述看火视频监控装置（3-4）为耐高温CCD摄像头。
4.按照权利要求3所述的一种电厂锅炉燃烧优化监控系统，其特征在于：所述耐高温CCD摄像头的数量为4个，且4个所述耐高温CCD摄像头分别安装在锅炉四角。
5.按照权利要求1或2所述的一种电厂锅炉燃烧优化监控系统，其特征在于：所述近红外辐射能传感器（3-6）的数量为多个。
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| CN201310466053.8A CN104519312A (zh) | 2013-09-29 | 2013-09-29 | 一种电厂锅炉燃烧优化监控系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108398010A (zh) * | 2017-02-05 | 2018-08-14 | 鞍钢股份有限公司 | 一种回转窑燃气热值集成采集与在线分析方法 |
| CN110068004A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-07-30 | 白云青 | 一种电站锅炉燃烧智能控制系统及使用方法 |
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2013
- 2013-09-29 CN CN201310466053.8A patent/CN104519312A/zh active Pending
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150415 |