[发明专利]一种基于火焰强度信号的锅炉燃烧状态在线诊断方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于火焰强度信号分析的锅炉燃烧状态在线诊断方法及系统，方法实施步骤包括收集运行锅炉的火焰强度信号历史数据，确定燃烧状态类别；选取诊断周期和表征燃烧状态的特征参数向量；计算诊断周期内的特征参数向量值，一个周期的计算结果作为一个样本；选取各类燃烧状态的样本各若干组并求取各状态的聚类中心；在线计算诊断周期内特征参数向量值及其与各聚类中心的隶属度；根据隶属度取值确定待诊断样本的燃烧状态，实现在线诊断。本发明提供了一种工程上切实可行、成本较低、准确可靠的燃烧状态诊断方法，可实时地指导运行人员定量把握燃烧状况，有利于锅炉的安全稳定运行，减轻运行人员的劳动强度，提高机组运行的智能化水平。

技术领域

本发明涉及火力发电机组锅炉燃烧状态监测技术，具体涉及一种基于火焰强度信号的锅炉燃烧状态在线诊断方法及系统。

背景技术

中国是一个煤电大国，近年来，随着信息化和工业化深度融和的不断发展，中国的电力装备逐渐向智能化阶段转变，火电机组的智能化运行和深度调峰将成为发展趋势。截止2017年3月煤电总装机容量为超过10亿千瓦。对于火电机组而言，机组智能运行可简单分解为锅炉、汽机、发电机和其他辅助系统的智能运行。其中，锅炉智能运行的核心是组织安全、稳定、优质的燃烧，控制的先决条件为准确的燃烧状态诊断。一方面，局限于能源结构，中国火电厂燃煤机组燃用劣质煤或混煤掺烧的情况比较普遍，而且为满足电网调峰需要，火电机组频繁进行大幅度负荷调整并长期在低负荷工况下运行，锅炉稳燃能力较差。另一方面，随着资源与环境的压力与日俱增，监管部门对投产机组提出了更高的要求，包括提高效率、降低污染物的排放标准等。因此煤质变化频繁、运行条件差、高效率、低排放等多重压力，给电厂的运行人员增加了劳动强度和技能要求。锅炉燃烧状态的在线诊断技术可有效减轻运行人员的操作负担。而且，就火电机组本身而言，组织安全稳定的燃烧是最核心的要求。仅就中国中部某省而言，每年都有多次因燃烧不稳导致的机组非异停，以及燃烧不当导致的“四管”爆漏。另外，因燃烧不好污染物处理成本增加的间接损失更是无法估量。因此，从电厂运行的安全性、经济性和环保性多方考虑，积极促进实施锅炉的燃烧诊断和优化，必然会产生巨大的经济效益，同时为减轻环保压力做出贡献。

目前，根据诊断过程中应用的基本原理不同，燃烧诊断技术可分为基于激光技术的诊断技术、基于温度测量的诊断技术、基于火焰色度坐标的诊断技术、基于火焰频谱估计的诊断技术以及基于火焰图像的诊断技术。从本质上来讲，上述燃烧诊断技术都依赖于火焰图像的采集，增加了设备投入费用。从已经投用的运行实践来看，基于火焰图像采集的燃烧诊断技术尚存在一些不足：第一，火焰图像测枪工作不稳定，硬件系统和数据传输的可靠性有待提高；第二，基于火焰图像采集的燃烧诊断（监测）系统需要较高的维护和检修成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于火焰强度信号的锅炉燃烧状态在线诊断方法及系统，本发明提供了一种工程上切实可行、成本较低、准确可靠的燃烧状态诊断方法，可实时地指导运行人员定量把握燃烧状况，有利于锅炉的安全稳定运行，减轻运行人员的劳动强度，提高机组运行的智能化水平。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于火焰强度信号分析的锅炉燃烧状态在线诊断方法，实施步骤包括：

1）预先收集锅炉的火焰强度信号历史数据；

2）基于火焰强度信号对锅炉曾经出现过的燃烧状态进行分类，得到多种燃烧状态类别；

3）针对每一种燃烧状态类别选取指定数量的火焰强度信号历史数据；

4）选取诊断周期T和表征燃烧状态的特征参数向量；

5）基于每一种燃烧状态类别的火焰强度信号历史数据，以诊断周期T为周期计算特征参数向量的值，每个诊断周期T的特征参数向量的值作为一组样本，获得用于表征每一种燃烧状态类别的多组样本；