CN202692120U - 一种锅炉炉膛内可视化监测控制模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种监测控制模块，具体讲，涉及一种锅炉炉膛内可视化监测控制模块。一种电站锅炉炉膛内可视化监测控制模块，包括火焰图像探测模块、视频分离模块、监视模块、燃烧监测可视化模块、数据采集及控制模块和分布式控制系统模块，所述的火焰图像探测模块与视频分离模块相连接，视频分离模块分别与监视模块、燃烧监测可视化模块相连接，燃烧监测可视化模块与数据采集及控制模块相连接，燃烧监测可视化模块、数据采集及控制模块分别与分布式控制系统模块相连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种监测控制模块，具体讲，涉及一种锅炉炉膛内可视化监测控制模块。
背景技术
发电企业的锅炉内的燃烧情况复杂，需要多种设备参与调节。近几年火电厂的来煤品种多样、煤质变化大，采用混煤燃烧日益普遍。然而，不同煤种的混配比例并不能时刻得到保证，煤种的变化也使得进入炉膛的燃料的燃烧特性可能随时发生改变。当由于各种原因导致进入炉膛的煤种突然变差时，燃烧过程可能因为着火恶化导致稳定性急剧下降，如不能及时通过监视加以调整，就可能发生灭火、甚至炉膛安全事故。即使不出现燃烧故障，煤种多变会导致炉内燃烧过程需要及时有效的优化调整，比如随时调整烟气含氧量，以保证高效燃烧。而有效的燃烧优化调整的前提，是有效的燃烧可视化监测技术。在实际运行过程中，火电机组因为缺乏对炉膛中上部及炉膛出口的燃烧工况的实时监测技术，其风煤比的优化和污染物排放抑制没有充分考虑燃烧及辐射传热过程，导致机组运行经济性的进一步改善受到制约。
现阶段，发电企业缺乏变煤种的经济性调整的在线研究方法。混煤的燃烧特性比单一煤种复杂，其在炉内的燃烧状况目前尚无法实时监测，也无法给出变煤种情况下的混煤燃烧经济性调整指导，火电机组安全性、经济性的提高受到制约。同时，炉膛出口典型区域的燃烧实时监测技术尚不成熟。当锅炉炉膛出口一定区域的燃烧过程中出现偏离优化工况时，依靠现有的燃烧监测技术，并不能进行有效的识别，无法采取相应的燃烧调整和控制措施加以克服，易导致上部水冷壁结焦、爆管，过热器积灰和超温等等降低经济性的运行故障和事故。
现阶段的发电企业，尚未引入辐射能信号的在线燃烧调整优化运行控制技术。由于燃料变化首先引起辐射能的变化，调节系统可以有效利用辐射能的导前性能。常规的控制系统中，没有充分考虑燃烧过程放热的能量转换的初级阶段，现行的锅炉燃烧控制策略还没有有效的办法直接对燃烧过程进行优化，热经济性的提高受到制约，污染物排放无法从量化上进行抑制。
为此，本实用新型提出了一种锅炉炉膛内可视化监测控制模块，解决了目前发电企业普遍存在的技术难题。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于提出一种锅炉炉膛内可视化监测系统。
为了完成本实用新型的目的，采用的技术方案为：
本新型涉及一种电站锅炉炉膛内可视化监测控制模块，所述的监测控制模块包括火焰图像探测模块1、视频分离模块2、监视模块3、燃烧监测可视化模块4、数据采集及控制模块5和分布式控制系统模块6，所述的火焰图像探测模块1与视频分离模块2相连接，视频分离模块2分别与监视模块3、燃烧监测可视化模块4相连接，燃烧监测可视化模块4与数据采集及控制模块5相连接，燃烧监测可视化模块4、数据采集及控制模块5分别与分布式控制系统模块6相连接。
本新型的第一优选技术方案为，所述的燃烧监测可视化模块4、数据采集及控制模块5具有通讯接口模块，所述的通讯接口模块具有RS323通讯接口和RS458通讯接口。
本新型的第二优选技术方案为，所述的火焰图像探测模块1、视频分离模块2和监视模块3中包含有I/O数据处理模块。
本新型的第三优选技术方案为，火焰图像探测模块与视频分离模块通过硬接线连接。
本新型的第四优选技术方案为，视频分离模块与监视模块通过硬接线连接。
本新型的第五优选技术方案为，所述的火焰图像探测模块1包括2～20个火焰图像探测器。
本新型的第六优选技术方案为，所述的火焰图像探测模块1包括SDK-2000图像采集卡和CDD火焰图像探测器；
所述的监视模块3为显示器；
所述的视频分离模块2为SDM-160P视频分离器；
所述的燃烧监测可视化模块4、数据采集及控制模块5为带有MCU的单片机或计算机；
所述的I/O数据处理模块为A/D数模转换芯片；
所述的分布式控制系统模块6为支持Windows的控制系统。
下面对本实用新型的内容做进一步的解释和说明：
本新型提出了一种基于彩色CCD辐射图像信息处理的锅炉炉膛内可视化监测控制模块。本新型模块的结构示意图如图1所示，主要由以高性能的工业控制计算机为核心的计算机实时监控系统组成。本新型通过火焰图像探测模块中的多个CCD镜头获得锅炉炉膛火焰的燃烧信息， 经过视频分离模块、燃烧监测可视化模块、数据采集及控制模块进行图像处理以及运算，并通过监视模块对锅炉内火焰燃烧情况进行监视，所述的火焰图像探测模块与视频分离模块相连接，视频分离模块分别与监视模块、燃烧监测可视化模块相连接，燃烧监测可视化模块与数据采集及控制模块相连接，燃烧监测可视化模块、数据采集及控制模块分别与分布式控制系统模块相连接。燃烧监测可视化模块负责系统中的图像采集、温度图像处理和黑度图像处理。火焰图像探测器从不同层面观测炉膛，得到的8幅火焰辐射画面经过视频分隔器合成一幅图像，进入工控机A的图像采集模块中，合成的火焰图像在温度图像处理模块、黑度图像处理模块进行处理，实时计算出炉膛火焰温度。燃烧监测可视化模块、数据采集及控制模块具有通讯接口模块，所述的通讯接口模块具有RS323通讯接口和RS458通讯接口，能够互相通过TCP/IP协议传递数据信息。火焰图像探测模块、视频分离模块、监视模块中包含有I/O数据处理模块，并通过硬接线连接，将数据及辐射能信号等，用I/O数据处理板模块传送至分布式控制系统模块中，在分布式控制系统模块中修改控制回路的逻辑，实现相关回路的控制。火焰图像探测模块包括2～20个火焰图像探测器，炉膛安装2个火焰图像探测器，安装于锅炉炉膛内的前后墙上。火焰图像探测器的镜头的安装角度为与水平线向下成15～30°。火焰图像探测器的镜头的视角范围为上下各60°、左右各78°的锥形区域。
本实用新型的技术优势为：
本新型的模块采用火焰图像探测器从炉膛中上部一定高度，来获取燃烧火焰辐射图像信息，利用辐射图像计算机处理技术、辐射传热理论、先进求解策略，实时实现对炉膛中上部至炉膛出口的燃烧温度场、辐射热流、容积热负荷和断面热负荷等分布的可视化监视，通过本模块的监测，并与炉膛出口区典型温度测点的比较研究，可帮助实施快速、有效地诊断燃烧工况异常现象，指导燃烧调整和控制，减少锅炉燃烧异常带来的运行故障和事故，提高锅炉运行的安全性和经济性。
本新型的模块可以提高锅炉效率，实现风煤配比的优化控制改善燃烧调整品质，稳定燃烧,提高锅炉出口蒸汽参数品质。
本新型的模块可以降低生产成本，减少燃料量，减少耗能，减少管道磨损、减少检修量。
本新型的模块还可以提高安全性，降低氮氧化物、飞灰的排放，改善水冷壁的工作条件，降低非停次数。
附图说明：
图1为实施例1中电站锅炉炉膛内可视化监测控制模块的示意图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式仅对本实用新型做进一步的解释和说明，并不对本新型的内容构成限制。
实施例1
本实施例模块的结构示意图如图1所示。它主要由以高性能的工业控制计算机为核心的计算机实时监控系统组成。本新型通过8个CCD火焰图像探测器获得锅炉炉膛火焰的燃烧信息，经过视频分离模块2、燃烧监测可视化模块4、数据采集及控制模块5进行图像处理以及运算，并通过监视模块3对锅炉内火焰燃烧情况进行监视，所述的火焰图像探测模块1与视频分离模块2相连接，视频分离模块2分别与监视模块3、燃烧监测可视化模块4相连接，燃烧监测可视化模块4与数据采集及控制模块5相连接，燃烧监测可视化模块4、数据采集及控制模块5分别与分布式控制系统模块6相连接；燃烧监测可视化模块负责系统中的图像采集、温度图像处理和黑度图像处理。火焰图像探测器从不同层面观测炉膛，得到的8幅火焰辐射画面经过视频分隔器合成一幅图像，进入工控机A的图像采集模块中，合成的火焰图像在温度图像处理模块、黑度图像处理模块进行处理，实时计算出炉膛火焰温度。燃烧监测可视化模块、数据采集及控制模块具有通讯接口模块，所述的通讯接口模块具有RS323通讯接口和RS458通讯接口，能够互相通过TCP/IP协议传递数据信息。火焰图像探测模块、视频分离模块、监视模块中包含有I/O数据处理模块，通过硬接线连接，将数据及辐射能信号等，用I/O数据处理模块传送至分布式控制系统模块中，在分布式控制系统模块中修改控制回路的逻辑，实现相关回路的控制。火焰图像探测模块包括2～20个火焰图像探测器，每层炉膛安装2个火焰图像探测器，安装于锅炉炉膛内的前后墙上。火焰图像探测器的镜头的安装角度为与水平线向下成15～30°，火焰图像探测器的镜头的视角范围为上下各60°、左右各78°的锥形区域。
其中，火焰图像探测模块包括SDK-2000图像采集卡和8个CDD火焰图像探测器；
监视模块采用46寸显示器；
视频分离模块采用SDM-160P视频分离器；
燃烧监测可视化模块、数据采集及控制模块均采用带有MCU芯片的计算机；
I/O数据处理模块采用ADAM-4050；
分布式控制系统模块采用国电智深EDPF-NT系统。
Claims (7)
1.一种电站锅炉炉膛内可视化监测控制模块，其特征在于，所述的监测控制模块包括火焰图像探测模块（1）、视频分离模块（2）、监视模块（3）、燃烧监测可视化模块（4）、数据采集及控制模块（5）和分布式控制系统模块（6），所述的火焰图像探测模块（1）与视频分离模块（2）相连接，视频分离模块（2）分别与监视模块（3）、燃烧监测可视化模块（4）相连接，燃烧监测可视化模块（4）与数据采集及控制模块（5）相连接，燃烧监测可视化模块（4）、数据采集及控制模块（5）分别与分布式控制系统模块（6）相连接。
2.根据权利要求1所述的电站锅炉炉膛内可视化监测控制模块，其特征在于，所述的燃烧监测可视化模块（4）、数据采集及控制模块（5）具有通讯接口模块，所述的通讯接口模块具有RS323通讯接口和RS458通讯接口。
3.根据权利要求1所述的电站锅炉炉膛内可视化监测控制模块，其特征在于，所述的火焰图像探测模块（1）、视频分离模块（2）和监视模块（3）中包含有I/O数据处理模块。
4.根据权利要求1所述的电站锅炉炉膛内可视化监测控制模块，其特征在于，火焰图像探测模块与视频分离模块通过硬接线连接。
5.根据权利要求1所述的电站锅炉炉膛内可视化监测控制模块，其特征在于，视频分离模块与监视模块通过硬接线连接。
6.根据权利要求1所述的电站锅炉炉膛内可视化监测控制模块，其特征在于，所述的火焰图像探测模块（1）包括2～20个火焰图像探测器。
7.根据权利求1所述的电站锅炉炉膛内可视化监测控制模块，其特征在于，所述的火焰图像探测模块（1）包括SDK-2000图像采集卡和CDD火焰图像探测器；
所述的监视模块（3）为显示器；
所述的视频分离模块（2）为SDM-160P视频分离器；
所述的燃烧监测可视化模块（4）、数据采集及控制模块（5）为带有MCU的单片机或计算机；
所述的I/O数据处理模块为A/D数模转换芯片；
所述的分布式控制系统模块（6）为支持Windows的控制系统。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN105465819A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 合肥金星机电科技发展有限公司 | 气化炉可视化火检系统及其控制方法 |
| CN113344909A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-03 | 中国石油大学(北京) | 一种火电锅炉透火焰高温滤镜结焦识别显示方法和装置 |
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