[发明专利]一种电站锅炉高温受热面安全性在线监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种安全监测方法，具体涉及一种电站锅炉高温受热面安全性在线监测方法。

背景技术

锅炉作为火电机组最重要的主机之一，保证其安全稳定运行至关重要。目前，锅炉事故中最多的是“四管爆破”，由于过再热器长期工作在恶劣环境中，其超温和爆管次数所占的比例最大。据统计，锅炉高温受热面爆管事故占锅炉事故的百分之六十以上。

发生爆管事故，将会降低设备的可用率，增加发电成本。若1台300MW锅炉爆管1次，按每次停炉抢修耗时3天，负荷率60％计算，将减少发电约1300万kWh，加上机组启停损失，爆管造成的直接经济损失是相当大的。因此，对锅炉高温受热面金属壁温进行在线安全性监测，对异常情况进行安全预警，从而提醒运行人员及时调整运行工况，是相关技术人员一直关心的问题。

中国专利CN 102494325B公布了一种电站锅炉高温管系炉内动态壁温监测的方法，通过建立高温受热面壁温的稳态计算模型，实现了高温管段壁温的在线计算，然而该方法没有区分锅炉稳态与非稳态运行状态，当锅炉处于非稳态运行工况时，其所建立的壁温稳态计算模型并不能适用，若在非稳态条件下使用稳态计算模型，将导致较大的计算结果偏差，从而造成锅炉高温受热面安全在线监测系统的失效；

中国专利CN 103672846B公布了一种锅炉过热器/再热器受热面壁温及氧化皮厚度的监测方法，通过建立壁温计算的神经网络模型，实现壁温的在线监测，建立神经网络模型需要大量准确的样本数据，然而锅炉高温受热面壁温获取难度较大，且样本的准确程度对计算结果的准确程度产生直接影响，难以实现工程化应用。

此外，随着锅炉运行工况、煤质以及运行时间等外部条件的变化，锅炉高温受热面壁温水平是不断变化的，在壁温的安全性监测过程中，如何根据上述条件变化，不断更新高温受热面壁温安全监测判据，是锅炉高温受热面安全性在线监测系统必须解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电站锅炉高温受热面安全性在线监测方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电站锅炉高温受热面安全性在线监测方法，其特征在于：包括数据采集与预处理模块、锅炉稳态运行工况识别模块、锅炉高温受热面壁温计算模块以及高温受热面壁温安全预警模块；

具体步骤为：

步骤1：由数据采集与预处理模块通过OPC方式从DCS或SIS系统采集锅炉负荷、高温受热面进出口烟温汽温数据，通过数据库接口采集关系数据库中存放的各高温受热面历史典型壁温数据，对采样数据进行滤波处理供其他模块作为输入数据使用；

步骤2：由锅炉稳态运行工况识别模块判断锅炉机组当前是否处于稳态运行工况，当锅炉处于稳态运行工况时，则执行步骤3；否则，结束计算过程；

步骤3：由锅炉高温受热面壁温计算模块根据锅炉各高温受热面进出口烟温、汽温，计算各高温受热面金属壁温；

步骤4：由高温受热面壁温安全预警模块对各高温受热面的金属壁温进行在线安全预警分析，当发现壁温异常时输出壁温安全告警。

所述锅炉稳态运行工况识别模块的输入为锅炉实时负荷滤波值，输出为计算使能信号，当判断锅炉机组处于稳态运行工况时，输出的计算使能信号值为1，否则，输出的计算使能信号值为0；

判断锅炉机组是否处于稳态运行工况的具体方法为：

按下式计算连续N个锅炉负荷滤波值D_i的方差s：

式中：N为计算锅炉负荷滤波方差的样本数；M为锅炉负荷滤波级数；D_i为第i个锅炉负荷原始值；D_i′为第i个锅炉负荷滤波值；为N个锅炉负荷滤波值的算术平均值；M、N的取值与锅炉负荷采样频率t有关，当t≤5s时，M在10～50范围内取值，N在10～20范围内取值，当t＞5s时，M、N在10以内取值；

若连续N个锅炉负荷滤波值D_i的方差s小于等于阈值θ时，则认为锅炉机组当前处于稳态状态，否则，处于非稳态状态；通常情况下，阈值θ可在0.5～1.5范围内取值。

所述锅炉高温受热面壁温计算模块的输入部分包括计算使能信号、各测点采样数据的滤波值，输出为各高温受热面金属壁温；

高温受热面金属壁温的具体计算方法为：