[发明专利]利用气体红外辐射叠加特性建立电站锅炉温度场的系统及方法

权利要求书

1.利用气体红外辐射叠加特性建立电站锅炉温度场的系统，其特征在于：包括中央控制器（1）、双色红外测温仪（2）、电厂监控计算机（4）和温度场重建工控机（5）；

所述双色红外测温仪（2）的数量至少为四个，安装在锅炉炉膛炉壁（3）上；

所述双色红外测温仪（2）的信号输出端通过导线与中央控制器（1）相连，所述中央控制器（1）的信号输出端分别与电厂监控计算机（4）和温度场重建工控机（5）相连；

所述双色红外测温仪（2）包括套管（6）、套管法兰盘（7）、气源接口（8）、走线孔（9）、外壳（10）、法兰盘（11）；

所述套管（6）伸入锅炉炉膛炉壁（3）的开孔中并焊接固定，所述套管（6）的延伸端端面与锅炉炉膛炉壁（3）内壁齐平，套管（6）的另一端设置有套管法兰盘（7），所述双色红外测温仪（2）设置在外壳（10）的内部，所述外壳（10）的延伸端设置有法兰盘（11），所述法兰盘（11）与套管法兰盘（7）通过螺栓连接固定；

所述气源接口（8）与测温气源相连，所述双色红外测温仪（2）的电源线与信号线通过走线孔（9）与外部电源及中央控制器（1）相连；

所述双色红外测温仪（2）的数量为20个，其中10个双色红外测温仪（2）设置在锅炉折焰角下方1-2米垂直于锅炉轴线的一个截面上，另外10个双色红外测温仪（2）设置在锅炉折焰角下方6-8米垂直于锅炉轴线的一个截面上；

所述一个截面上设置的各双色红外测温仪（2）位置为，设置在锅炉短边炉壁上的双色红外测温仪（2）距离长边的距离a为短边边长的1/3，锅炉短边炉壁上设置的双色红外测温仪（2）的数量为两个；

设置在锅炉长边炉壁上的双色红外测温仪（2）距离一侧短边的距离b为长边边长的1/9-1/8，距离另一侧短边的距离d为长边边长的1/5-1/4，设置在锅炉长边炉壁上的双色红外测温仪（2）相互之间的距离c为长边边长的1/3，锅炉长边炉壁上设置的双色红外测温仪（2）的数量为三个，两条相对的锅炉长边炉壁上设置的双色红外测温仪（2）相互交错布置。

2.根据权利要求1所述的利用气体红外辐射叠加特性建立电站锅炉温度场的系统，其特征在于：所述中央控制器（1）与双色红外测温仪（2）的供电电源为24V直流电源；

所述双色红外测温仪（2）与中央控制器（1）连接的线缆，中央控制器（1）与温度场重建工控机（5）连接的线缆均为RS485工业控制总线，所述中央控制器（1）通过以太网通信总线与电厂监控计算机（4）相连。

3.根据权利要求1所述的利用气体红外辐射叠加特性建立电站锅炉温度场的系统，其特征在于：所述中央控制器（1）使用的控制器型号为S7-200。

4.利用气体红外辐射叠加特性建立电站锅炉温度场的方法，其特征在于：包括下列步骤：

第一步：利用燃烧理论与红外热辐射原理，建立红外测温仪温度读数值与所测温度方向上不同位置温度值之间的数据关系模型y=f(α,β,θ,x,t），其中：y表示测温仪读数，α表示锅炉类型，β表示负荷，θ表示额定参数，x表示光路上位置坐标，t表示对应位置温度；

利用红外测温仪读数值与热电偶在该方向不同位置测量得到的温度数据，不断调整所述关系模型的相关参数，最后得出符合实际状况的红外测温仪读数与所测方向不同位置实际温度数值之间的关系模型；

第二步：利用红外测温仪在电站锅炉内的同一平面多个方向与位置进行测量，利用第一步建立的模型，获取所测方向上不同位置温度值；利用数据关联相关算法计算得出所测平面上大量点的温度数据，确定平面二维温度的分布情况，得到利用多个红外测温仪温度读数值所建立的平面二维温度场，进而得到所测平面上任一位置的温度数值的模型与算法；

第三步：在电站锅炉内的另一平面上，重复第二步的工作，确定该平面的二维温度分布场，并利用梯度法建立整个电站锅炉三维立体温度分布场，进而得到所测电站锅炉炉膛内任一点温度数值的模型与算法；

第四步：在电站锅炉内部两个不同高度的平面上，分别安装至少四个红外测温仪，采集到红外测温仪所测数值后，利用上述算法模型，得出电站锅炉炉膛内各个点的温度数据；

第五步：将计算得出的温度数值，考虑炉膛实际情况，将计算得到的温度数值乘以相关修正系数，最终得到电站锅炉炉膛各点的实际温度。