用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法与流程

本发明属于火电厂锅炉测温领域，具体涉及一种用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法。

背景技术：

1、火电厂锅炉传热管路主要用于火电厂锅炉内外交换热量。对于火力发电厂来说，对高温管路的监测具有重要意义，可以减少或预防传热管路管外高温积灰与腐蚀的发生。传热管路管外积灰会导致传热热阻增加、烟气流动阻力增大，还会引起受热表面金属腐蚀，腐蚀导致管壁变薄、强度降低。研究表面，当主蒸汽温度高于650℃时，经过一段时间的运行后，将出现严重的高温积灰与腐蚀现象。若将主蒸汽温度降低到540℃左右，高温积灰与腐蚀现象将明显减轻。因此，对高温管路温度进行在线监测，控制管路温度在允许范围内尤为重要。

2、随着光学传感的发展，国内外都开展了拉曼光纤分布式测温研究。然而光纤测温研究内容多集中在低温领域(-20℃至200℃)，对于高温领域(400℃以上)的研究较少。

3、若要利用光纤对火电厂锅炉内的传热管路进行测温，则必须将光纤置于高温环境中。在光纤测温原理中，光在光纤传播时会发生拉曼散射，生成斯托克斯和反斯托克斯两种不同波长的光，其对温度敏感性不一致。在低温范围内，这两种波长的光强变化与温度变化在一定程度上呈现线性变化，易于解析和标定。而在高温环境下，光强与温度的关系呈现出非线性的特性，传统的方法在高温下无法达到较好的效果。因此，对于火电厂锅炉传热管路的温度测量，亟需一种适应高温环境的分布式光纤测温系统的温度标定方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有的光纤测温系统标定方法无法满足火电厂锅炉传热管路高温监测的问题，并提供一种用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法。

2、本发明所采用的具体技术方案如下：

3、本发明提供一种用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法，包括以下步骤：

4、s1、获取布置于锅炉传热管路中分布式光纤测温系统的出光功率p；

5、s2、将锅炉从常温tstart升温至最高温度tend，获取不同工作温度点的斯托克斯光强rs和反斯托克斯光强ra数据，并获取该工作温度点的实际温度t；

6、s3、对所述斯托克斯光强rs和反斯托克斯光强ra进行特征处理，提取特征参数f；

7、s4、以不同工作温度点对应的特征参数f为自变量，分布式光纤测温系统的出光功率p为影响因子，以实际温度t为因变量，分别采用分段线性拟合函数和指数拟合函数进行曲线拟合，分别得到分段线性拟合模型和指数拟合模型，从而完成该布置有分布式光纤测温系统的锅炉传热管路调试；

8、s5、完成调试后，在锅炉工作过程中，采集不同工作温度点的斯托克斯光强rs和反斯托克斯光强ra，并提取特征参数f；输入特征参数f和出光功率p，采用分段线性拟合模型或指数拟合模型计算，得到标定后的温度ti。

9、作为优选，上述分布式光纤测温系统的出光功率p为800uw。

10、作为优选，上述斯托克斯光强rs和反斯托克斯光强ra通过分布式光纤测温系统中的光电探测器获得。

11、作为优选，上述分段线性拟合函数具体如下：

12、

13、式中：a1、b1分别为tstart到200℃段的放大系数和偏移系数；c1、d1分别为200℃到360℃段的放大系数和偏移系数；e1、f1分别为360℃到tend段的放大系数和偏移系数，且tend为610℃。

14、进一步的，所述分段线性拟合模型如下：

15、

16、作为优选，上述指数拟合函数具体如下：

17、

18、式中：a2和b2分别为第一指数部分的温度放大系数和特征放大系数，c2和d2分别为第二指数部分的温度放大系数和特征放大系数，e2为总温度偏移系数。

19、进一步的，上述指数拟合模型如下：

20、

21、作为优选，上述出光功率p的测量方法如下：分布式光纤测温系统的主机出纤口上连接光纤跳线的一端，光纤跳线的另一端连接光纤光功率计，通过光纤光功率计测量得到出光功率p。

22、作为优选，步骤s1中的实际温度t采用热电偶测量得到。

23、作为优选，步骤s3中提取特征参数f的方法具体如下：

24、

25、本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

26、在高温环境下，传统的光纤测温系统可能会出现测量误差较大的情况，但本发明提供的测温标定方法解决了高温下分布式光纤测温系统测量光强与温度之间出现的非线性问题。采用本发明提供的测温标定方法可以对测温系统进行更准确的标定，减小与实际热电偶测量温度之间的误差。

技术特征：

1.一种用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法，其特征在于，所述分布式光纤测温系统的出光功率p为800uw。

3.根据权利要求1所述的用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法，其特征在于，所述斯托克斯光强rs和反斯托克斯光强ra通过分布式光纤测温系统中的光电探测器获得。

4.根据权利要求1所述的用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法，其特征在于，所述分段线性拟合函数具体如下：

5.根据权利要求4所述的用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法，其特征在于，所述分段线性拟合模型如下：

6.根据权利要求1所述的用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法，其特征在于，所述指数拟合函数具体如下：

7.根据权利要求6所述的用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法，其特征在于，所述指数拟合模型如下：

8.根据权利要求1所述的用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法，其特征在于，所述出光功率p的测量方法如下：分布式光纤测温系统的主机出纤口上连接光纤跳线的一端，光纤跳线的另一端连接光纤光功率计，通过光纤光功率计测量得到出光功率p。

9.根据权利要求1所述的用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法，其特征在于，步骤s1中所述实际温度t采用热电偶测量得到。

10.根据权利要求1所述的用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法，其特征在于，所述步骤s3中提取特征参数f的方法具体如下：

技术总结
本发明公开了用于火电厂锅炉传热管路中的分布式光纤测温标定方法，属于火电厂锅炉测温领域。该方法先获取布置于锅炉传热管路中分布式光纤测温系统的出光功率P，以及锅炉不同工作温度点的斯托克斯光强R<subgt;s</subgt;和反斯托克斯光强R<subgt;a</subgt;数据并进行特征处理，提取特征参数F；采用热电偶测得该工作温度点的实际温度T。以特征参数F为自变量，出光功率P为影响因子，实际温度T为因变量，采用分段线性拟合函数和指数拟合函数进行拟合，分别得到分段线性拟合模型和指数拟合模型。该方法解决高温下光纤测量光强与温度之间出现的非线性问题，后续工作中，只需测量不同工作温度点的光强带入模型计算，即可得到准确的标定温度。

技术研发人员：张效铭,刘成柱,杨展,张学军,蔡国英,邓琴,李岳忠,杨康,董旭光,张聪慧,施春龙,徐正国
受保护的技术使用者：浙江浙能中煤舟山煤电有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11