[发明专利]一种锅炉受热面失效区域分析防治动态虚拟系统

说明书

本发明提供一种锅炉受热面失效区域分析防治动态虚拟系统，是依据燃煤电厂锅炉受热面失效防治的工作特点，运用计算机虚拟现实技术，建立锅炉本体受热面失效分析防治及动态虚拟仿真系统，通过计算机图形工作站，将锅炉受热面进行计算机虚拟仿真，建立计算机锅炉受热面虚拟数字平台，采集锅炉母材缺陷数据、安装数据、炉管物理属性数据、失效历史数据、检修数据以及在线的运行状态数据，同时与电厂内部的设备管理系统和生产过程控制集成，通过对数据的挖掘、分类、计算、分析，对锅炉受热面易失效部位进行预测，并对定位的易发部位进行计算机仿真模拟，了解不同部位泄漏所造成的关联性损伤，从而建立预防措施，降低锅炉受热面失效事故发生率。

技术领域

本发明涉及燃煤发电机组锅炉本体受热面失效防治领域，具体涉及锅炉受热面失效区域分析防治动态虚拟系统。

背景技术

燃煤发电机组锅炉受热面发生失效，这给电厂安全生产及经济效益带来严重影响，因此避免锅炉受热面失效不仅是锅炉专业的重点反措部分，也是金属技术监督工作中的重要一项，更是电厂安全生产的重点管理环节。

燃煤发电机组锅炉受热面覆盖范围非常广，空间结构也异常复杂，各部分的材质分布与工作条件也不尽相同，呈现问题的原因、机理和方式多种多样，涉及到设计、制造、安装、调试、运行、检修、维护等工序区分，对于已发生缺陷和故障需要治理，没有发生隐患的需要预防，工作细碎而具体，因此锅炉本体受热面失效防治工作极具多样性和复杂性，电厂的设备管理系统或者资产管理系统无法支持锅炉受热面各类数据的积累，因此也无法开展有效的分析。

造成燃煤发电机组锅炉受热面失效的诸多因素，如腐蚀、磨损、应力、疲劳、强度等，都无法像发电机组参数那样可以进行实时在线监测，在锅炉生产运行中是很难感知到的，即使在机组停备和检修，也会由于工期、人员、手段等问题以至不能将锅炉全部覆盖检查完整，因此对于投入运行的锅炉机组，导致锅炉受热面失效的因素错综复杂，并且这些因素所造成的问题会不断累积，一旦爆发，就防不胜防，甚至造成恶性循环。所以，锅炉受热面失效问题的成因和发展具有相当的隐蔽性和滞后性，而且强突发性极强。

针对锅炉受热面失效的机理，很多电厂采取了积极的应对措施和技术手段，如规范有效的组织管理、健全严格的规章制度、完善灵活的激励措施、优化改进的材料工艺、锅炉炉管寿命分析，锅炉防磨防爆三维监测等，但还存在以下仍未解决的问题：

(1)隐患及泄漏区域的空间位置不清晰，缺陷和隐患数据离散，难以分析与追溯；

(2)锅炉运行的历史和实时数据没有建立关联计算分析；

(3)防磨防爆三维监测只能实现在锅炉三维结构下对当前的温度状态进行监测，没有数据的分析、挖掘与计算，无法预测分析锅炉泄漏的易发部位。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种锅炉受热面失效区域分析防治及动态虚拟仿真系统，包括数据采集单元、多维分析计算单元、失效位置动态自动定位单元；所述数据采集单元是针对锅炉本身的属性数据、检修维护数据和通过传感器监测到的实时和历史数据进行统一完整的数据采集；所述多维分析计算单元是对锅炉运行综合工况监测及失效数据进行多维分析计算及处理单元；所述失效位置动态自动定位单元是根据多维计算分析单元的结果，预测和实时预警锅炉受热面失效的易发部位，并在虚拟锅炉数字平台中进行空间动态定位和模拟仿真。

作为改进，所述数据采集单元包括锅炉基础数据采集子单元、锅炉检修维护数据采集子单元、锅炉运行实时及历史数据采集子单元，用于将受热面母材缺陷数据、受热面安装期缺陷数据、受热面运行期失效数据、锅炉运行壁温实时数据、锅炉泄漏声波检测数据进行收集。

作为改进，其中，锅炉基础数据采集子单元采集数据包括：锅炉设计期存在的母材缺陷数据，管材在制造时发生的缺陷与钢铁锻压、延展时产生的缺陷数据，安装期锅炉安装焊缝位置及焊接工艺数据，炉管技术参数，锅炉设计运行时间，壁温测点编码及空间位置数据。