CN110686522B

CN110686522B - 一种基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法

Info

Publication number: CN110686522B
Application number: CN201910921835.3A
Authority: CN
Inventors: 尹二新; 钟洪玲; 陈鸥; 路光杰; 张军; 杨建辉
Original assignee: Beijing Guodian Longyuan Environmental Engineering Co Ltd
Current assignee: Guoneng Shandong Energy Environment Co ltd; Guoneng Longyuan Environmental Protection Co Ltd
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2021-02-09
Anticipated expiration: 2039-09-26
Also published as: CN110686522A

Abstract

本发明公开了一种基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法，其包括以下步骤：测量炉膛截面X轴平行方向及Y轴平行方向沿直线路径上的温度；基于数学插值法获取炉膛截面与X、Y轴平行方向的温度变化函数；以Y轴平行方向的温度变化函数为基准，以X轴平行方向温度函数的变化趋势为参考，将Y轴平行方向的温度曲线拓展为温度场曲面；以X轴平行方向的温度变化函数为基准，以Y轴平行方向温度函数的变化趋势为参考，将X轴平行方向的温度曲线拓展为温度场曲面；对S3及S4中获得的温度场曲面加权处理，获取最终的炉膛截面温度场。本发明充分考虑了炉膛截面各个方向的温度分布及其相互影响，有效的提高了炉膛截面温度场的构建精度。

Description

一种基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法

技术领域

本发明属于温度场构建技术领域，特别是涉及一种基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法。

背景技术

炉膛截面温度场的准确建立对热力系统的运行状态分析及控制调优具有重要意义，如电站锅炉炉膛火焰中心的调整、SNCR脱硝过程的喷氨控制等都依赖于炉膛截面各处温度的准确判断，即需要准确的建立炉膛截面温度场。

现有炉膛截面温度场构建技术大多采用拟合测量路径上有限温度测点温度与测点坐标之间的关系的方式计算全路径各点温度值，再将不同路径上的拟合温度值进行平均获取炉膛截面温度场，由于各测点获取温度值为各测点所在直线上的平均温度，应用该测点温度进行计算时，忽略了测量路径上的温度分布规律，所建温度场精度不高。

因此，亟需设计一种基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法，提高温度场构建的精度。

发明内容

本发明的目的是至少一定程度上解决现有技术中存在的部分技术问题，提供的一种基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法，其步骤合理，充分考虑了炉膛截面各个方向上的温度分布特性，同时综合考虑各个方向上的温度分布间的相互影响，有效的提高了炉膛截面温度场的构建精度，具有良好的推广价值。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法，其包括以下步骤：

S1，测量炉膛截面X轴平行方向及Y轴平行方向沿直线路径上的温度；

S2，基于数学插值法获取炉膛截面与X、Y轴平行方向的温度变化函数；

S3，以Y轴平行方向的温度变化函数为基准，以X轴平行方向温度函数的变化趋势为参考，将Y轴平行方向的温度曲线拓展为温度场曲面；

S4，以X轴平行方向的温度变化函数为基准，以Y轴平行方向温度函数的变化趋势为参考，将X轴平行方向的温度曲线拓展为温度场曲面；

S5，对S3及S4中获得的温度场曲面加权处理，获取最终的炉膛截面温度场。

在一些实施例中，所述Y轴平行方向的温度变化函数为：

TX(x)＝f_X(x)x∈(0,l_x)

其中：TX为炉膛截面沿Y轴平行方向的温度变化函数；f_X为与TX对应的函数运算法则；x为炉膛边缘沿X轴方向的位置坐标；l_x为炉膛边缘沿X轴方向的总长度。

在一些实施例中，所述X轴平行方向的温度变化函数为：

TY(y)＝f_Y(y)y∈(0,l_y)

其中：TY为炉膛截面沿X轴平行方向的温度变化函数；f_Y为与TY对应的函数运算法则；y为炉膛边缘沿Y轴方向的位置坐标；l_y为炉膛边缘沿Y轴方向的总长度。

在一些实施例中，所述以Y轴平行方向的温度变化函数为基准的温度场曲面中各点温度表示为：

其中：TZ_X为以Y轴平行方向的温度变化函数TX为基准，以X轴平行方向温度函数TY的变化趋势为参考的炉膛截面温度场；

为与TZ_X对应的函数运算法则。

在一些实施例中，所述TZ_X为：

在一些实施例中，所述以X轴平行方向的温度变化函数为基准的温度场曲面中各点温度表示为：

其中：TZ_Y为以X轴平行方向的温度变化函数TY为基准，以Y轴平行方向温度函数TX的变化趋势为参考的炉膛截面温度场；

为与TZ_Y对应的函数运算法则。

在一些实施例中，所述TZ_Y为：

在一些实施例中，所述最终的炉膛截面温度场：

其中：TZ为炉膛截面温度场函数；a、b分别为TZ_X、TZ_Y的权重调整系数。

在一些实施例中，所述炉膛截面X轴平行方向及Y轴平行方向沿直线路径上的温度为在炉膛两相对墙面的测温元件发射端与接收端之间的直线路径上温度的均值。

在一些实施例中，所述TZ_X、TZ_Y的权重调整系数a、b的范围为[0,2]，用于调整TZ_X与TZ_Y对炉膛截面温度场函数TZ的贡献权重，使TZ更加灵活的匹配炉膛截面实际温度场。

本发明有益效果：

本发明提供的一种基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法，应用有限温度测点对测量路径上的温度值进行插值处理，综合考虑炉膛内温度场分布特性，利用不同路径上温度线性变化的规律，将插值所得各路径上的温度值由线扩展为面，最终获得了炉膛截面温度场。该方法充分考虑了炉膛截面各个方向上的温度分布特性，同时综合考虑各个方向上的温度分布间的相互影响，即综合考虑炉膛内所选截面上的温度分布特性，有效提高了炉膛截面温度场的构建精度，保证了后续的热力系统的运行状态分析及控制调优环节的正常进行。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1是根据本发明炉膛截面测温元件布置方式示意图；

图2是根据本发明炉膛截面位置划分示意图；

图3是根据本发明X轴、Y轴平行方向测温元件所测温度分布图；

图4是根据本发明Y轴平行方向的温度变化函数曲线；

图5是根据本发明X轴平行方向的温度变化函数曲线；

图6是本发明以Y轴平行方向温度变化函数为基准的温度场曲面；

图7是本发明以X轴平行方向温度变化函数为基准的温度场曲面；

图8是根据本发明炉膛截面温度场曲面；

图9是根据本发明基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法的流程图。

具体实施方式

图1及图9是本申请所述一种基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法的相关示意图，下面结合具体实施例和附图，对本发明进行详细说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

本申请所述一种基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法的流程图，如图9所示，其包括以下步骤：

具体地，在所需测温的炉膛截面安装若干测温元件，测量炉膛直线路径上的平均温度，拟定炉膛截面的一条边为X轴方向，另一边为Y轴方向，对炉膛截面布置的测点位置及测点温度进行标注。

沿炉膛截面边缘布置若干激光、红外、声波等形式的测温元件，布置方式如图1所示，测温元件可测量测温元件发射端与接受端之间直线上的平均温度，从而获取截面上若干直线路径上的平均温度，为炉膛截面温度场的建立提供原始温度值。

拟定炉膛截面一条边为X轴方向，临边为Y轴方向，依据各测温元件所在炉膛截面的位置，将X轴、Y轴划分为若干段，如图2所示，Y轴平行方向测温点个数为n_x，测温位置为：

X轴平行方向测温点个数为n_y测温位置为：

X轴、Y轴方向测温元件所测温度分布如图3所示，Y轴平行方向各测点所测温度为

X轴平行方向各测点所测温度为

具体地，应用样条插值、线性插值、多项式插值等数学插值方法，对Y轴平行方向与X轴平行方向各测点所测温度值进行插值计算，获取炉膛截面沿X 轴和Y轴平行方向上的温度变化函数。

Y轴平行方向自变量插值点为

因变量插值点为

得到炉膛截面沿Y轴平行方向的温度变化函数可表示为：

TX(x)＝f_X(x)x∈(0,l_x)

同理，X轴平行方向插值点自变量为

因变量为:

得到炉膛截面沿X轴平行方向的温度变化函数可表示为：

TY(y)＝f_Y(y)y∈(0,l_y)

考虑到Y轴平行方向上的温度变化函数TX(x)，表征的是炉膛界面沿X轴方向上的温度变化趋势，其单点温度值代表的是X轴x处与Y轴平行方向上的温度均值，但该直线上温度分布并非平均分布，其分布趋势应参考Y轴方向上的温度场的变化趋势，对X轴l_x处与Y轴平行方向上的温度进行还原。

设以Y轴平行方向为温度基准的温度场曲面的各点温度表示如下：

为与TZ_X对应的函数运算法则。

则有TZ_X的表达式为：

同理，考虑到X轴平行方向上的温度变化函数TY(y)，表征的是炉膛界面沿Y轴方向上的温度变化趋势，其单点温度值代表的是Y轴y处与X轴平行方向上的温度均值，但该直线上温度分布并非平均分布，其分布趋势应参考X 轴方向上的温度场的变化趋势，对Y轴y处与X轴平行方向上的温度进行还原。

设以X轴平行方向为温度基准的温度场曲面的各点温度表示如下：

为与TZ_Y对应的函数运算法则。

则有TZ_Y的表达式为：

具体地，对以Y轴平行方向上的温度函数为基准，拓展成温度场曲面与以 X轴平行方向上的温度函数为基准拓展成温度场曲面进行加权，获取最终的炉膛截面温度场。

加权方法如下：

下面结合具体实施例阐述本发明所述基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法，包括以下步骤：

S1、在所需测温的炉膛截面安装测温原件，拟定炉膛截面前墙为 X轴方向，安装测温元件个数为n_x＝6，测温位置为 [295 591 887 1182 1478 1774]，单位为cm，其所测温度为 [912 1056 1148 1152 1051 904]，单位为℃，该方向总长度为 l_x＝2218cm；左墙为Y轴方向，该方向安装测温元件个数为n_y＝7，测温位置为[195 390 586 781 976 11721367]，单位为cm，所测温度为[905 1053 1152 1203 1147 1048 907]，单位为℃，该方向总长度

S2、应用三次样条插值法获炉膛截面与X、Y轴平行方向的温度变化函数。

炉膛截面Y轴平行方向自变量插值点为[295 591 887 1182 1478 1774]，因变量插值点为[912 1056 1148 1152 1051 904]，应用三次样条插值法得到炉膛截面沿Y轴平行方向的温度变化函数TX(x)，其中x∈(0,l_x)，TX为分段函数，获取的函数曲线，如图4所示。

炉膛截面X轴平行方向自变量插值点为 [195 290 586 781 976 1172 1367]，因变量插值点为 [905 1053 1152 1203 1147 1048 907]，应用三次样条插值法得到炉膛截面沿X 轴平行方向的温度变化函数TY(y)，其中y∈(0,l_y)，TY为分段函数，曲线如图5 所示。

S3、以Y轴平行方向上的温度变化函数为基准，以X轴平行方向温度函数的变化趋势为参考，将Y轴平行方向上的温度曲线拓展为温度场曲面。

TZ_X的表达式为：

获取TZ_X温度场，如图6所示。

S4、以X轴平行方向上的温度变化函数为基准，以Y轴平行方向温度函数的变化趋势为参考，将X轴平行方向上的温度曲线拓展为温度场曲面。

TZ_Y的表达式为：

获取TZ_Y温度场，如图7所示。

S5、对以Y轴平行方向上的温度函数为基准，拓展成温度场曲面与以X 轴平行方向上的温度函数为基准拓展成温度场曲面进行加权，获取最终的炉膛截面温度场。

综合考虑X轴、Y轴方向测点数目及温度区间，选取加权方法如下：

获取的TZ为炉膛截面温度场函数，如图8所示，在本实施例中，TZ_X的权重调整系数a为0.8、TZ_Y的权重调整系数b为1.2。

本发明提供的一种基于有限温度测点的炉膛截面温度场构建方法，其步骤合理，充分考虑了炉膛截面各个方向上的温度分布特性，同时综合考虑各个方向上的温度分布间的相互影响，有效的提高了炉膛截面温度场的构建精度，具有良好的推广价值。

本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。