CN113218592A - 一种电厂锅炉管式ggh泄漏监测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测方法和系统，所述方法包括如下步骤：控制箱根据总控制柜指令通过发射端从烟道一侧发射至少两道激光束；通过发射端的激光准直器和光学楔片的准直、补偿后被位于烟道另一侧且与发射端在同一中心线上的接收端接收；接收端通过光电探测器将激光信号转换为电信号，并将电信号传输给所述总控制柜；所述总控制柜将激光信号进行光谱转换后形成激光信号原始数据曲线和水蒸汽含量曲线，并可视化显示两种曲线。所述方法和系统采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术并采用窄线宽可调谐的激光器作为光源进行监测，相比于其它方法的监测，响应时间大大缩短，可以达到毫秒量级，可以提高监测的灵敏度。

Description

一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测方法和系统

技术领域

本发明涉及燃烧设备领域，特别涉及一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测方法 和系统。

背景技术

目前，各燃煤火电企业都要实现超低排放，很多电厂进行了烟气消白技术 改造，为了节能和环保的需要，管式烟气冷却器(GGH)在火电企业得到了广 泛的应用。但随之也带来了一些设备问题，影响电厂机组运行的可靠性。其中， 管式烟气冷却器泄漏引发的问题最为明显，已经形成制约发电机组连续安全运 行的重要因素。

传统的监测手段如声波测量法、直接测量法和压差比对法都存在一定的局 限性，无法监测到管式换热器初期微量的泄漏，这就急需一种新型的灵敏性高 的监测方法来确保泄漏能够及时被发现，保证锅炉运行的安全性和稳定性。

发明内容

本发明其中一个发明目的在于提供一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测方法和 系统，所述方法和系统采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术并采用窄 线宽可调谐的激光器作为光源进行监测，相比于其它方法(化学、电化学)的 监测，响应时间大大缩短，可以达到毫秒量级，可以提高监测的灵敏度。

本发明另一个发明目的在于提供一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测方法和系 统，所述方法和系统采用的激光与气体之间不存在接触式化学反应，不会影响 待测气体的组分和形态，且硬件设备安装方便，操作简单，测量精准。

本发明另一个发明目的在于提供一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测方法和系 统，所述方法和系统可以采用二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术测量多角度、 多光束数目的吸收信号结合计算机断层扫描技术(CT)，能够得到所测流场的 温度和气体浓度二维分布，从而可以精准获取管式GGH泄漏的分布状况。

本发明另一个发明目的在于提供一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测方法和系 统，所述方法和系统在激光的发射端和接收端设有压缩空气吹扫装置，可避免 所述发射端和接收端受到灰尘等杂质的沾染，提高检测的精准度。

为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种电厂锅炉管式GGH 泄漏监测方法，所述方法包括如下步骤：

控制箱根据总控制柜指令通过发射端从烟道一侧发射至少两道激光束；

通过发射端的激光准直器和光学楔片的准直、补偿后被位于烟道另一侧且 与发射端在同一中心线上的接收端接收；

接收端通过光电探测器将激光信号转换为电信号，并将电信号传输给所述 总控制柜；

所述总控制柜将激光信号进行光谱转换后形成激光信号原始数据曲线和水 蒸汽含量曲线，并可视化显示两种曲线；

根据本发明其中一个较佳实施例，所述光电探测器将激光信号进行增益调 节并转换为电压信号后通过通过同轴电缆传输到所述总控制柜。

根据本发明另一个较佳实施例，所述总控制柜通过TDLAS技术获取包括水 分子的吸收波长，根据所述水分子吸收波长能量衰减转换为所述水蒸汽含量曲 线。

为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种电厂锅炉管式GGH 泄漏监测，所述系统包括：

至少一控制箱，所述控制箱包括激光收发装置，所述激光收发装置具有一 发射端和接收端；

总控制柜，所述总控制柜包括工控机，所述控制箱被安装于所述总控制柜 上，所述工控机连接所述处理模块，用于生成激光原始数据曲线和水蒸气浓度 曲线。

根据本发明其中一个较佳实施例，所述控制箱还包括控制器和板卡，所述 控制器分别连接所述板卡和激光收发装置，所述控制器用于控制所述激光收发 装置发射指定波长的近红外激光。

根据本发明另一个较佳实施例，所述发射端包括激光准直器、光学楔片， 所述激光准直器和光学楔片分别被安装于发射端的开口，用于校准和补偿发射 端发射的激光。

根据本发明另一个较佳实施例，所述接收端包括非球面透镜和光电探测器， 所述非球面透镜和光电探测器安装于接收端的开口处，用于接收激光信号并进 行光电转换。

根据本发明另一个较佳实施例，所述光电探测器连接同轴电缆，用于将转 换后的电信号传输给所述控制箱。

根据本发明另一个较佳实施例，所述发射端和接收端被安装于烟道两侧的 同一中心线处，所述发射端和接收端两侧分别设有压缩空气吹扫装置，用于吹 扫发射端和接收端镜面。

根据本发明另一个较佳实施例，所述总控制柜上设有空调、显示屏、UPS， 分别和所述总控制柜的工控机连接，所述空调用于保持总控制柜的工作温度， 所述显示屏用于显示所述激光原始数据曲线和水蒸气浓度曲线，所述UPS用于 不间断供电。

附图说明

图1显示的是本发明一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测方法流程示意图；

图2显示的是本发明一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测系统示意图；

图3显示的是本发明中总控制柜上结构示意图。

其中

发射端-1，接收端-2，总控制柜-3，光纤-4，同轴电缆-5。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述 中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。 在以下描述中界定的本发发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、 改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、 “顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的 方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示 所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在 一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的 数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

请参考图1-3，本发明公开了一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测方法和系统， 所述系统包括：总控制柜3和控制箱，其中所述控制箱可以设置为多个，每个 控制箱具有激光收发装置，所述激光收发装置包括发射端1和接收端2，所述发 射端1用于发射激光信号，所述接收端2接收来自发射端1的信号。需要说明 的是，本发明采用的是TDLAS技术，通过采集电厂锅炉烟管两侧的激光信号变 化以判断是否存在泄漏，由于不同泄漏气体对不同波长的吸收率不同，因此需 要根据被测量泄漏气体的类型预先对激光发射的波长进行调制。

本发明优选水蒸气作为本发明的泄漏监测气体，所述控制箱还包括控制器 和卡板，所述控制器连接所述激光收发装置和卡板，所述控制器通过控制对所 述激光收发装置输出电流的大小的方式控制输出指定波长的近红外激光，所述 卡板在获取接收端2的激光信号后将所述激光信号转化为电压信号。

请继续参考图2，在烟道的两侧分别安装所述发射端1和接收端2，每个烟 管两侧分别设置两个发射端1和接收端2，所述总控制柜3的控制箱通过光纤4 和所述发射端1连接，并向所述发射端1输出发射指令，所述接收端2通过同 轴电缆5接收来自于接收端2的光电转化信号。

所述发射端1包括激光准直器、光学楔片，所述激光准直器和光学楔片分 别被安装于发射端1的开口，用于校准和补偿发射端1发射的激光。所述接收 端2包括非球面透镜和光电探测器，所述非球面透镜和光电探测器安装于接收 端2的开口处，用于接收激光信号并进行光电转换。成对的发射端1和接收端2 位于所述烟道同一中心线上，当所述发射端1发射指定波长的激光信号后，通 过所述激光准直器和光学楔片将激光发射至和烟道同一中心线另一侧的接收端 2。所述接收端2在接收到对应发射端1的激光信号后，通过所述非球面透镜将 激光信号传输值光电探测器的靶面上，所述光电探测器将接收到的激光信号进 行增益调节后转换为电压信号，并通过所述同轴电缆5传输到总控制柜3。

所述总控制柜3内的控制箱进一步将电压信号进行进一步的转换，获取原 始激光信号曲线数据，并将转换后的信号进一步输入到工控机进行数据处理， 所述工控机通过数据处理后形成最终的光信号原始数据曲线数据和水蒸汽含量 曲线数据，并在所述工控机内保存，所述总控制柜3还包括显示屏，空调和UPS， 所述显示屏，空调和UPS分别和所述工控机连接，所述空调用于调控总控制柜 3的温度，可以使得所述总控制柜3可以在恶劣条件下进行工作，所述显示屏可 接收工控机原始数据曲线数据和水蒸汽含量曲线数据，并可视化显示两种曲线。 所述UPS可保持整个系统的稳定工作，避免断电或电网波动对系统产生一定的 影响，可以不间断地测量泄漏数据。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作 为举例而并不限制本发明，本发明的目的已经完整并有效地实现，本发明的功 能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实 施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

控制箱根据总控制柜指令通过发射端从烟道一侧发射至少两道激光束；

通过发射端的激光准直器和光学楔片的准直、补偿后被位于烟道另一侧且与发射端在同一中心线上的接收端接收；

接收端通过光电探测器将激光信号转换为电信号，并将电信号传输给所述总控制柜；

所述总控制柜将激光信号进行光谱转换后形成激光信号原始数据曲线和水蒸汽含量曲线，并可视化显示两种曲线。

2.根据权利要求1所述的一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测方法，其特征在于，所述光电探测器将激光信号进行增益调节并转换为电压信号后通过通过同轴电缆传输到所述总控制柜。

3.根据权利要求1所述的一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测方法，其特征在于，所述总控制柜通过TDLAS技术获取包括水分子的吸收波长，根据所述水分子吸收波长能量衰减转换为所述水蒸汽含量曲线。

4.一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测系统，其特征在于，所述系统包括：

至少一控制箱，所述控制箱包括激光收发装置，所述激光收发装置具有一发射端和接收端；

总控制柜，所述总控制柜包括工控机，所述控制箱被安装于所述总控制柜上，所述工控机连接所述处理模块，用于生成激光原始数据曲线和水蒸气浓度曲线。

5.根据权利要求4所述的一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测系统，其特征在于，所述控制箱还包括控制器和板卡，所述控制器分别连接所述板卡和激光收发装置，所述控制器用于控制所述激光收发装置发射指定波长的近红外激光。

6.根据权利要求4所述的一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测系统，其特征在于，所述发射端包括激光准直器、光学楔片，所述激光准直器和光学楔片分别被安装于发射端的开口，用于校准和补偿发射端发射的激光。

7.根据权利要求6所述的一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测系统，其特征在于，所述接收端包括非球面透镜和光电探测器，所述非球面透镜和光电探测器安装于接收端的开口处，用于接收激光信号并进行光电转换。

8.根据权利要求4所述的一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测系统，其特征在于，所述光电探测器连接同轴电缆，用于将转换后的电信号传输给所述控制箱。

9.根据权利要求7所述的一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测系统，其特征在于，所述发射端和接收端被安装于烟道两侧的同一中心线处，所述发射端和接收端两侧分别设有压缩空气吹扫装置，用于吹扫发射端和接收端镜面。

10.根据权利要求4所述的一种电厂锅炉管式GGH泄漏监测系统，其特征在于，所述总控制柜上设有空调、显示屏、UPS，分别和所述总控制柜的工控机连接，所述空调用于保持总控制柜的工作温度，所述显示屏用于显示所述激光原始数据曲线和水蒸气浓度曲线，所述UPS用于不间断供电。

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