基于动态补偿的清洁因子检测方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种基于动态补偿的清洁因子检测方法和装置。其中在基于动态补偿的清洁因子检测方法中，根据实时采集到的现场数据，确定受热面的工质吸热量Qgz、换热温压Δt和理想换热系数klx，根据受热面的工质吸热量Qgz对换热温压Δt进行动态补偿修正，以得到经动态补偿修正的换热温压Δtcp，根据受热面的工质吸热量Qgz和经动态补偿修正的换热温压Δtcp计算经修正的实际换热系数ksjcp，利用经修正的实际换热系数ksjcp和理想换热系数klx计算清洁因子CF。通过对换热温压进行动态补偿修正，从而使在变工况过程中烟气侧与工质侧动态响应特性趋于一致，有效抑制了清洁因子计算结果在变工况下的异常趋势，同时缓解了计算曲线的波动，在全工况下加强了计算精度与适应性。
【专利说明】基于动态补偿的清洁因子检测方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及大型燃煤锅炉受热面污染在线监测【技术领域】，特别涉及一种基于动态补偿的清洁因子检测方法和装置。
【背景技术】
[0002]目前，我国电厂普遍采用定时沿烟气流程对锅炉受热面进行吹灰的运行方式。这种方式具有盲目性等各种问题:一方面过吹会造成受热面因热应力和磨损而损坏，缩短了受热面的寿命。另一方面吹灰不足会造成锅炉排烟温度升高，影响运行的经济性，某些受热面的严重结渣甚至会引发锅炉掉渣事故，严重威胁锅炉运行的安全性。目前已有锅炉智能吹灰系统针对上述问题作了相应优化，能够对锅炉不同部位根据积灰结渣情况给出合理的吹灰控制策略，这其中受热面污染监测技术是整个系统的执行基础，因为只有在确定污染位置评估污染程度的前提下才能更好的制定吹灰策略。因此建立受热面污染监测是实现智能吹灰控制的基础。
[0003]现有污染监测技术手段主要有两种，第一种监测手段为硬件测量，即直接使用热流密度测量设备或温度测量设备对已知或可能发生结渣积灰的区域进行热量信号测量，通过比对基准工况下的测量信号强度判断测量点污染程度；第二种监测手段则是最大限度利用电厂DCS (Distributed Control System,分布式控制系统)已有测点信号，一般在不增加额外特殊测量设备的前提下，通过计算方法得到受热面污染状况。
[0004]其中在第二种监测手段中，基于受热面热量交换的总量平衡原理，根据受热面放热介质(烟气)与主要吸热介质(蒸汽、水)的状态参数计算所谓“实际”与“理想”传热系数。实际换热系数表征受热面在真实换热条件下实际的换热效率，理想换热系数则表征一种虚拟的受热面换热效率，该效率指假定受热面无积灰情况下，在与实际换热系数计算过程相同的换热条件下理论上所能达到的换热效率。
[0005]实际与理想换热系数之比可表示受热面实际换热能力与理想状况的差距，定义该值为受热面清洁因子CF，计算公式为:
[0006]CF=ksJ/klx
[0007]其中为实际传热系数，klx为理想传热系数。结合受热面设计时的预期灰污状况，清洁因子的大小变化即可表示受热的污染程度。
[0008]无论是反推烟温的计算方法还是换热系数计算方法，都有其特定的边界调节和满足条件，这些计算公式都是在稳态传热状况下进行推导的。因此严格来说，清洁因子计算值只能适用于稳态传热状况，所以这种受热面污染量化方式在机组工况稳定的情况下能够清晰指示灰污增长与减弱趋势，污染监测精度与效果都很好。在一些准稳态工况下，如负荷缓慢升降或小幅度波动的情况下也尚能够起到污染指示作用。但当机组快速升降负荷，或入炉煤质，磨煤机投运方式发生变化造成相关参数波动时则很容易出现计算结果波动增大和趋势失真的状况，这些工况下所计算的清洁因子就不能准确反应受热面的真实污染状况。
[0009]现今我国的国情是机组大多都接受AGCXAutomatic Generation Control,自动发电控制)调频指令，负荷频繁升降甚至大幅波动已成常态化，大多数情况下的边界条件都不满足稳态传热的要求。负荷跟随过程中，汽压、汽温、烟温以及入炉煤量等参数都会产生较大波动。从应用角度，如在这种非稳态工况下不能持续有效的对受热面进行污染监测，则其工程适用性势必大打折扣。现有技术条件下的污染量化计算方式虽然方法较为简单有效，但必然大大减少了监测指标的适用工况，同时降低了监测效果的可信程度。因此，有必要研发能够同时适用于稳态与非稳态工况下的全工况污染在线技术，拓宽受热面污染在线监测的工况适用度，增强监测效果，真正实现全工况下的连续在线污染状态监测。
【发明内容】
[0010]本发明实施例提供一种基于动态补偿的清洁因子检测方法和装置，通过对换热温压进行动态补偿修正，从而使在变工况过程中烟气侧与工质侧动态响应特性趋于一致，有效抑制了清洁因子计算结果在变工况下的异常趋势，在全工况下加强了计算精度与适应性。
[0011]根据本发明的一个方面，提供一种基于动态补偿的清洁因子检测方法，包括:
[0012]根据实时采集到的现场数据，确定受热面的工质吸热量Qgz、换热温压At和理想换热系数klx，其中换热温压Λ t与受热面进出口烟气平均温度Tgpi和受热面进出口工质平均温度Tqpi相关联；
[0013]根据受热面的工质吸热量Qgz对换热温压At进行动态补偿修正，以得到经动态补偿修正的换热温压Atcp;
[0014]根据受热面的工质吸热量Qgz和经动态补偿修正的换热温压Λ ‘计算经修正的实际换热系数ksjc;p ；
[0015]利用经修正的实际换热系数ksjc;p和理想换热系数klx计算清洁因子CF。
[0016]在一个实施例中，根据受热面的工质吸热量Qgz对换热温压At进行动态补偿修正，以得到经动态补偿修正的换热温压At。。的步骤包括:
[0017]利用公式
[0018]Atep=F1(At1Qgz)
[0019]得到经动态补偿修正的换热温压Atep，其中F1为第一滤波函数，用于保留换热温压Λ t的低频特性，同时保留工质吸热量Qgz的高频动态特性。
[0020]在一个实施例中，根据受热面的工质吸热量Qgz和经动态补偿修正的换热温压Δ tcp计算经修正的实际换热系数ksjc;p的步骤包括:
[0021]利用公式
【权利要求】
1.一种基于动态补偿的清洁因子检测方法，其特征在于，包括: 根据实时采集到的现场数据，确定受热面的工质吸热量Qgz、换热温压△ t和理想换热系数klx，其中换热温压Δ t与受热面进出口烟气平均温度Tgpi和受热面进出口工质平均温度Tqpi相关联； 根据受热面的工质吸热量Qgz对换热温压At进行动态补偿修正，以得到经动态补偿修正的换热温压Δtcp ； 根据受热面的工质吸热量Qgz和经动态补偿修正的换热温压Λ tep计算经修正的实际换热系数ksjc;p ； 利用经修正的实际换热系数ksjep和理想换热系数klx计算清洁因子CF。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 根据受热面的工质吸热量Qgz对换热温压At进行动态补偿修正，以得到经动态补偿修正的换热温压Δtcp的步骤包括: 利用公式 Δtcp=F1 ( Δ t, Qgz) 得到经动态补偿修正的换热温压Δ tc;p，其中F1为第一滤波函数，用于保留换热温压Δ t的低频特性，同时保留工质吸热量Qgz的高频动态特性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 根据受热面的工质吸热量Qgz和经动态补偿修正的换热温压Δ tep计算经修正的实际换热系数ksjcp的步骤包括: 利用公式
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 换热温压Δ t为:
Δt = Tgpi — Tqpi.
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于， 理想换热系数klx为
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于， 利用经修正的实际换热系数ksjep和理想换热系数klx计算清洁因子CF的步骤包括: 利用公式
kixcP=kix+F2 (ksj-klx) 得到经修正的理想换热系数klxep，其中F2为第二滤波函数，用于抑制实际换热系数ksj和理想换热系数klx之间的误差，其中实际换热系数ksj为
7.一种基于动态补偿的清洁因子检测装置，其特征在于，包括检测单元、参数计算单元、温压修正单元、实际换热系数修正单元和清洁因子确定单元，其中: 检测单元，用于实时采集现场数据； 参数计算单元，用于根据实时采集到的现场数据，确定受热面的工质吸热量Qgz、换热温压At和理想换热系数klx，其中换热温压At与受热面进出口烟气平均温度Tgpi和受热面进出口工质平均温度Tqpi相关联； 温压修正单元，用于根据受热面的工质吸热量Qgz对换热温压Λ t进行动态补偿修正，以得到经动态补偿修正的换热温压At。。； 实际换热系数修正单元，用于根据受热面的工质吸热量Qgz和经动态补偿修正的换热温压Λ tcp计算经修正的实际换热系数ksjc;p ； 清洁因子确定单元，用于利用经修正的实际换热系数ksjep和理想换热系数klx计算清洁因子CF。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于， 温压修正单元具体利用公式
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于， 实际换热系数修正单元具体利用公式
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于， 换热温压Δ t为:
At = Tgpi — TqpiO
11.根据权利要求7-10中任一项所述的装置，其特征在于， 理想换热系数klx为 k _ 1 kIx —
ad + af 其中为对流换热系数，Ctf为辐射换热系数。
12.根据权利要求7-10中任一项所述的装置，其特征在于， 清洁因子确定单元具体包括理想换热系数修正模块和清洁因子计算模块，其中: 理想换热系数修正模块，用于利用公式
【文档编号】G01N25/20GK103760191SQ201410059955
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】赵超, 石书雨, 隋海涛, 任旻, 王海鹏, 吕霞 申请人:烟台龙源电力技术股份有限公司