《畢業(yè)設(shè)計論文----電廠鍋爐火焰安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、1緒論1.1選題目的和意義1.1.1選題背景90年代后，隨著計算機圖像處理技術(shù)的發(fā)展，基于工業(yè)電荷耦合器件CCD與計算機圖像處理相結(jié)合的技術(shù)是爐膛火焰監(jiān)測系統(tǒng)中較為熱門的研究方向之一。鍋爐燃燒的基本要求是在爐膛內(nèi)建立并維持穩(wěn)定、均勻的燃燒火焰。燃燒火焰是表征燃燒狀態(tài)穩(wěn)定與否最直接的反映。燃燒調(diào)整不好或者燃燒不穩(wěn)定會導(dǎo)致鍋爐熱效率下降，產(chǎn)生更多的污染物、噪聲等，在極端情況下可能引起鍋爐爐膛滅火，甚至誘發(fā)爐膛爆炸造成事故。為了預(yù)防潛在的危險，必須進行切實有效的燃燒診斷和火焰監(jiān)測。因此，安全、可靠的燃燒診斷技術(shù)成為鍋爐安全運行的重要條件和基本要求。鍋爐的安全運行在很大

2、程度上取決于燃燒的穩(wěn)定性，煤粉鍋爐要求在爐膛內(nèi)組織穩(wěn)定、均勻的火焰，保證強烈充分的燃燒，防止引發(fā)爐膛爆燃事故。對于煤粉爐，燃料在爐膛內(nèi)懸浮燃燒，它的工況是極不穩(wěn)定的脈動燃燒，爐內(nèi)的溫度場分布也不均勻。如果燃燒不穩(wěn)定，產(chǎn)生脈動和火焰內(nèi)動易引起爐膛壓力不穩(wěn)，造成爐墻損壞。如果爐內(nèi)溫度場不均勻，造成爐膛溫度場的偏移，離火焰中心近的水冷壁過熱或結(jié)焦，容易引起熱應(yīng)力過高造成爆管，而離火焰中心遠的水冷壁管則由于加熱不足破壞鍋爐水循環(huán)平衡，金屬熱應(yīng)力增加，鍋爐壽命減少。如果爐內(nèi)溫度場不均勻，低溫煤粉得不到充分燃燒，效率降低，還影響過熱器的工作。因此，迫切需要實時監(jiān)控燃燒過程，

3、加強對燃燒過程的判斷、預(yù)測和診斷。1.1.2目的和意義大中型鍋爐都配備爐膛安全監(jiān)控裝置，即FSSS（FurnaceSafeguardSupervisorySystem），其最重要的組成部分是火焰安全監(jiān)控系統(tǒng)。對大型燃煤鍋爐而言，鍋爐燃燒工況的組織和監(jiān)控對電廠運行的可靠性、安全性和經(jīng)濟性有較大的影響。鍋爐的安全運行在很大程度上取決于燃燒的穩(wěn)定性，煤粉鍋爐要求在爐膛內(nèi)組織穩(wěn)定、均勻的火焰，保證強烈充分的燃燒，防止引發(fā)爐膛爆燃事故。對于煤粉爐，燃料在爐膛內(nèi)懸浮燃燒，它的工況是極不穩(wěn)定的脈動燃燒，爐內(nèi)的溫度場分布也不均勻。如果燃燒不穩(wěn)定，產(chǎn)生脈動和火焰內(nèi)動易引起爐膛壓力

4、不穩(wěn)，造成爐墻損壞。如果爐內(nèi)溫度場不均勻，造成爐膛溫度場的偏移，離火焰中心近的水冷壁過熱或結(jié)焦，容易引起熱應(yīng)力過高造成爆管，而離火焰中心遠的水冷壁管則由于加熱不足破壞鍋爐水循環(huán)平衡，金屬熱應(yīng)力增加，鍋爐壽命減少。如果爐內(nèi)溫度場不均勻，低溫煤粉得不到充分燃燒，效率降低，還影響過熱器的工作。因此，迫切需要實時監(jiān)控燃燒過程，加強對燃燒過程的判斷、預(yù)測和診斷。為了提高對火力發(fā)電廠的認(rèn)識，為了增強對火焰圖像傳感器的認(rèn)識，故選擇《電廠鍋爐火焰安全檢測系統(tǒng)設(shè)計》課題進行研究。本研究課題采用先進的傳像光纖，運用計算機技術(shù)、數(shù)字圖像處理原理和燃燒理論實現(xiàn)煤粉燃燒器火焰圖像信號分析

5、，準(zhǔn)確地發(fā)出單火焰燃燒器有無火的On/Off信號，并能夠?qū)崟r顯示火焰圖像燃燒情況，對鍋爐燃燒的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性具有重要的意義。1.2國內(nèi)外情況目前國內(nèi)在鍋爐火焰安全監(jiān)控設(shè)計方面45主要側(cè)重于軟件方面的設(shè)計來提高鍋爐火焰監(jiān)控的可靠性、安全性，如小波分析、模糊控制、模式識別、頻譜分析等，特點是：基于計算機的軟件處理速度快，但現(xiàn)場安裝不方便；而國外主要側(cè)重于硬件的設(shè)計，如采用專用的DSP控制器、ARM單片機、硬件電路設(shè)計、開發(fā)并集成攝像頭等，在圖像處理方面用硬件電路來檢波、濾波，并用處理芯片來對鍋爐的火焰進行控制，特定是：硬件設(shè)計難，控制方便。目前國內(nèi)外大量應(yīng)用檢測可見

6、光與紅外光、可見光與紅外光和紫外光、聲學(xué)法、圖像法等來監(jiān)控鍋爐火焰以提高火焰檢測的可靠性、安全性。1.2.1國內(nèi)情況國內(nèi)這方面的研究起步較晚，典型的例子是上海交大和重慶大學(xué)等單位分別對此進行了研究。（1）上海交大的徐偉勇、孫江等用三色波長光譜測量法和溫度分段線性化的方法來計算火焰溫度為火焰溫度分布的確定提出了較準(zhǔn)確的方法。還研制了一套圖像火焰檢測系統(tǒng)，能實現(xiàn)火焰?zhèn)尾噬@示，燃燒直方圖顯示，亮度分布及亮度歷史記錄和變化趨勢，輸出燃燒器“有”、“無”的開關(guān)量信號等。（2）上海交大的趙鐵成等提出了基于火焰鋒面動態(tài)檢測的著火判據(jù)，并與國家電力公司合作開發(fā)了基于DSP和數(shù)

7、字視頻技術(shù)的火焰檢測系統(tǒng)，解決了復(fù)雜判據(jù)無法實時運行的。（3）重慶大學(xué)的良熹利用現(xiàn)代譜估計、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別等現(xiàn)代檢測技術(shù)，對提高火焰的分辨能力和識別能力分別作了探討，并根據(jù)討論的結(jié)果，以HHG-98紅外動態(tài)火焰檢測器為基礎(chǔ)，建立了一套具有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)能力的新型火焰檢測設(shè)備。（4）國內(nèi)一些企業(yè)也做了相關(guān)的研究，并研發(fā)出了爐膛火焰檢測設(shè)備，例如常州遠泰電子有限公司的SG-GJ拐角內(nèi)窺式爐膛火焰電視設(shè)備，如圖1-1所示。圖1-1SG-GJ拐角內(nèi)窺式爐膛火焰電視設(shè)備SG-GJ拐角內(nèi)窺式爐膛火焰電視監(jiān)控設(shè)備主要適用于電廠燃燒爐、垃圾燃燒爐、鋼廠動力爐，對燃油，燃煤，燃

8、氣爐該設(shè)備可將攝像鏡頭直