一种电站锅炉高温受热面安全性在线监测方法与流程

技术特征：

1.一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。

2.根据权利要求1所述的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：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：

$s=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(D_i^{\′}-{\stackrel{\‾}{D}}^{\′})}^2}{N-1}$

$D_i^{\′}=\frac{1}{M}(D_i+D_{i-1}+D_{i-2}+...D_{i-M+1})$

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；

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。

3.根据权利要求2所述的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：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：

$t_b=t_j+\frac{\mathrm{\Σ}\mathrm{\Δ}i}{R}+{\mathrm{\βJq}}_m(\frac{\mathrm{\δ}}{\mathrm{\λ}}\frac{1}{1+\mathrm{\β}}+\frac{1}{{\mathrm{\α}}_2})$

$\mathrm{\Δ}i=\frac{3.6k_r{k}_h{E}_{0}dl}{D}({\mathrm{\Σq}}_{f}p+q_p{\mathrm{\ξ}}_1+q_d{\mathrm{\ξ}}_2)$

$q_m=\mathrm{\η}\frac{q_d{\mathrm{\ξ}}_2}{H_d}+\mathrm{\φ}(\mathrm{\Σ}\frac{q_{f}p}{H_f}+\frac{q_p{\mathrm{\ξ}}_1}{H_p})$

式中：t_b、t_j分别为受热面计算点的金属壁温和计算管的进口温度，℃；Δi为受热面管组中任一管段的焓增，kJ/kg；R为计算管的蒸汽比热，kJ/(kg·℃)；D为蒸汽流量，kg/h；k_r、k_h分别为宽度和高度的吸热偏差系数；E₀、d、l分别为计算管段的面积折算系数、长度和管外径；q_f、p分别为屏前、屏后、屏中及屏下烟室的辐射热负荷及其偏差系数；q_p、q_d、ξ₁、ξ₂分别为屏间烟气辐射和对流热负荷及其偏差系数；q_m为计算管段外壁沿周界最大热负荷，W/m²；β、J、α₂分别为热均流系数、管径比和管内蒸汽对管壁的放热系数，W/(m²·K)；δ、λ分别为管壁厚度，m，金属导热系数，W/(m·K)；η、φ分别为对流热负荷增大系数及辐射热负荷曝光系数；H_d、H_f、H_p分别为对流受热面积、屏辐射面积以及屏间辐射面积。

4.根据权利要求3所述的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：所述高温受热面壁温安全预警模块的输入部分包括计算使能信号、锅炉负荷、煤质信息、各高温受热面金属壁温计算值以及各高温受热面历史典型壁温值，当判断某高温受热面壁温存在异常情况时，输出壁温安全告警。

5.根据权利要求4所述的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：所述高温受热面壁温安全预警模块对输入的壁温数据分别进行实时趋势性分析以及历史一致性分析，具体计算方法为：

(1)实时趋势性分析：对输入的壁温数据每5分钟计算一次5分钟平均值，若发现连续k个5分钟平均值呈上升或下降趋势，则发出告警，一般的，k可在10～20间取值；

(2)历史一致性分析：将当前锅炉负荷与煤质信息与历史典型运行数据库进行比对，若发现当前某受热面壁温超出数据库中典型工况下受热面壁温的最大或最小值时，则发出告警；

(3)上述(1)和(2)任意一项发出告警时，高温受热面壁温安全预警模块输出安全告警。