專利名稱：電站鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電站鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理方法，屬于電站 鍋爐技術領域。
背景技術：
目前我國的發(fā)電機組已進入大容量、高參數(shù)的發(fā)展階段，一批600MW、1000MW等級 的超臨界機組相繼投運。隨著鍋爐參數(shù)的提高，尤其蒸汽溫度的提高，一些不同于亞臨界參 數(shù)諸如管內(nèi)氧化垢引起的超溫問題更為突出。一臺大容量超臨界鍋爐在運行中發(fā)生爆管， 不但會造成巨大的直接經(jīng)濟損失，而且由于爆管區(qū)域附近大片管子受損，埋下了連續(xù)爆管 的隱患，嚴重影響鍋爐的安全運行。為了減緩末級過熱器和末級再熱器管內(nèi)氧化皮的生成速度 和控制氧化皮的剝落 造成堵塞爆管，同時有效監(jiān)測末級過熱器和末級再熱器爐管的爐內(nèi)壁溫分布，監(jiān)測氧化皮 的堵塞位置，需進一步研究末級過熱器和末級再熱器當前的運行狀態(tài)和爐內(nèi)壁溫分布，研 制開發(fā)600MW超臨界鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種進行鍋爐過熱器和再熱器智能壁溫管理方法，實現(xiàn)對 鍋爐末級過熱器和末級再熱器受熱面管子進行智能管理，提供火電廠一臺或幾臺機組鍋爐 末級過熱器和末級再熱器監(jiān)測實時運行情況。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是提供了一種電站鍋爐末級過熱器和末級 再熱器智能壁溫管理方法，其特征在于，步驟為步驟1、將網(wǎng)頁服務器分別與用戶端瀏覽器、數(shù)據(jù)庫服務器和計算服務器連接，數(shù) 據(jù)庫服務器和計算服務器連接，數(shù)據(jù)庫服務器通過廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)與電廠DCS系統(tǒng)或者 MIS系統(tǒng)及在線測點連接；步驟2、讀取廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中鍋爐末級過熱器和末級再熱器在線監(jiān)測 數(shù)據(jù)，并保存到本地關系型數(shù)據(jù)庫中；步驟3、根據(jù)讀取到的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)計算爐內(nèi)各計算點的蒸汽溫度及管壁溫度；步驟4、統(tǒng)計末級過熱器和末級再熱器各屏各管各計算點歷史溫度數(shù)據(jù)分布范圍 及各計算點的超溫運行時間；步驟5、實時顯示計算結果。本發(fā)明具有以下特點1、在鍋爐末級過熱器和末級再熱器熱偏差在線監(jiān)測的計算/應用服務器上安裝 用VB語言編寫的鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理的計算機軟件，根據(jù)軟件設 定的時間間隔，從數(shù)據(jù)庫服務器中讀取的在線監(jiān)測的鍋爐參數(shù)，在線實時計算鍋爐的壁溫， 計算分析得出的結果，再送到數(shù)據(jù)庫服務器保存，供網(wǎng)頁服務器調(diào)用。2、數(shù)據(jù)庫服務器存放兩類數(shù)據(jù)
第一類數(shù)據(jù)為鍋爐參數(shù)在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)，包括主蒸汽壓力(MPa)、主蒸汽溫度 (°C )、電負荷量(MW)、末級過熱器各測點實時溫度(V )、末級再熱器各測點實時溫度(V ) 等；第二類數(shù)據(jù)為鍋爐末級過熱器和末級再熱器汽溫、壁溫的計算結果。3、外部系統(tǒng)接口具有兩種功能一是把鍋爐參數(shù)的監(jiān)測值存入數(shù)據(jù)庫；二是把鍋爐運行控制措施傳輸給鍋爐控制系統(tǒng)。4、鍋爐自動控制系統(tǒng)與參數(shù)測點具有兩種功能一是提供鍋爐在線監(jiān)測的參數(shù)；二是依據(jù)鍋爐末級過熱器和末級再熱器壁溫的計算結果來指導鍋爐的運行，保證 鍋爐末級過熱器和末級再熱器不超溫、在安全狀態(tài)運行。5、鍋爐末級過熱器和末級再熱器壁溫壁溫在線計算的結果發(fā)布在計算機網(wǎng)頁瀏 覽器上，按照瀏覽器端用戶即電廠技術人員發(fā)出請求，通過計算/應用服務器調(diào)用數(shù)據(jù)庫 服務器中鍋爐末級過熱器和末級再熱器壁溫實時計算結果，在網(wǎng)頁服務器上形成鍋爐末級 過熱器和末級再熱器智能壁溫管理結果，返回給瀏覽器端用戶，指導鍋爐運行。6、用戶端瀏覽器用來查看鍋爐末級過熱器和末級再熱器的智能壁溫管理結果。本發(fā)明給出的鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理方法與系統(tǒng)，可以實現(xiàn) 鍋爐末級過熱器和末級再熱器壁溫的在線實時計算及在線實時監(jiān)視與控制。如果鍋爐末級 過熱器和末級再熱器某一管屏溫度超過警戒值，通過在線實時控制蒸汽流量和鍋爐燃燒調(diào) 整的方式來降低管壁溫度，使鍋爐末級過熱器和末級再熱器管壁處于安全狀態(tài)，達到了監(jiān) 視和控制鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理的技術效果。本發(fā)明的優(yōu)點是可以實現(xiàn)鍋爐末級過熱器和末級再熱器壁溫快速在線實時計算 和在線監(jiān)視與控制，實現(xiàn)了鍋爐末級過熱器和末級再熱器在服役期內(nèi)安全運行，達到了延 長鍋爐末級過熱器和末級再熱器使用壽命的技術效果。


圖1為本發(fā)明鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理裝置的方框圖。
具體實施例方式以下結合實施例來具體說明本發(fā)明。實施例對于某電廠超臨界600MW電站鍋爐，末級過熱器和末級再熱器采用圖1所示的智 能壁溫管理系統(tǒng)。其主要構成由計算服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、網(wǎng)頁服務器、和廠級監(jiān)控信息 系統(tǒng)(PI系統(tǒng))組成。網(wǎng)頁服務器分別與用戶端瀏覽器、數(shù)據(jù)庫服務器和計算服務器連接， 數(shù)據(jù)庫服務器和計算服務器連接，數(shù)據(jù)庫服務器通過廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)與電廠DCS系統(tǒng)或 者MIS系統(tǒng)及在線測點連接。本發(fā)明提供的方法包括下列步驟第一步讀取PI數(shù)據(jù)庫中鍋爐末級過熱器和末級再熱器在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，并保存到 本地關系型數(shù)據(jù)庫中。
數(shù)據(jù)接口服務程序每隔Δ τ = 30s定時觸發(fā)過程首先建立數(shù)據(jù)庫事務，實現(xiàn)從 PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)并保存到本地數(shù)據(jù)庫的功能。在時間表中插入最新的一行數(shù)據(jù)，包 括對應ID和時間。從PI實時數(shù)據(jù)庫讀取基本工況信息(主蒸汽壓力(MPa)、主蒸汽溫度 (V )、電負荷量(MW)、末級過熱器各測點實時溫度(V )、末級再熱器各測點實時溫度(V ) 等)并保存到本地關系型數(shù)據(jù)庫。第二步根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)來計算爐內(nèi)各計算點(根據(jù)受熱面結構和用戶需求確 定計算點)的蒸汽溫度。1、爐內(nèi)汽溫的分段計算模型工質流經(jīng)管段的焓增為<formula>formula see original document page 6</formula>式中=K1為沿煙道寬度的熱偏差系數(shù)；K4為沿屏高度的熱偏差系數(shù)；Etl為中間管子 的面積折算系數(shù)；la為管段長度；d為管子外徑；Di —計算管圈的流量；Pi和P2分別為下部 煙窗輻射因數(shù)和前部煙窗輻射因數(shù)；qfl和qf2分別為下部煙窗和前部煙窗輻射熱負荷；qp為 屏間煙氣對屏的輻射及對流放熱的熱負荷；ξ ！為管段的受熱面偏差系數(shù)。焓值結果通過蒸 汽焓溫表即可知蒸汽溫度。2、分段計算模型的技術難點輻射因數(shù)的計算<formula>formula see original document page 6</formula>式中Xf為煙窗對管排的輻射角系數(shù)；Sl為管子橫向節(jié)距(屏間距)。角系數(shù)的求解根據(jù)角系數(shù)定義計算各排管的角系數(shù)輻射穿透率的求解在以往的爐內(nèi)汽溫計算中，一般都將輻射穿透率看作1來處理，這樣會給爐 內(nèi)汽溫和壁溫計算帶來較大的偏差，為了進一步準確計算爐內(nèi)汽溫和壁溫，我們必須 要考慮輻射穿透率的影響。為此，我們將輻射穿透率引入輻射因數(shù)的計算中，充分考 慮穿透率對汽溫和壁溫計算的影響?？紤]穿透率的影響則輻射因數(shù)計算的公式為
<formula>formula see original document page 6</formula>輻射穿透率τ的計算過程為根據(jù)計算管段在爐內(nèi)所處的位置，由穿透率的定義 出發(fā)，用一重積分公式計算平行矩形平面間和垂直矩形平面間的輻射穿透率問題，計算出 的輻射穿透率其精度較高，可以解決爐內(nèi)汽溫和壁溫計算的輻射穿透率問題。3、流量計算各片屏的流量<formula>formula see original document page 6</formula>式中gi——計算管屏的流量，g0——平均流量管屏的流量，APi為各屏壓差，Δ Ptl 為平均壓差；第三步根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)來計算爐內(nèi)各計算點的管壁溫度。1、管壁金屬溫度<formula>formula see original document page 6</formula>
<formula>formula see original document page 7</formula>
式中為計算點管內(nèi)蒸汽溫度；β為管子外徑與內(nèi)徑之比；μ為散熱系數(shù)；δ 為管子壁厚；q為計算點管子吸熱負荷；λ為管壁金屬的導熱系數(shù)；α 2為蒸汽側的放熱系 數(shù)；<formula>formula see original document page 7</formula>
式中θ為計算點煙氣溫度；α工為計算點煙氣側對流放熱系數(shù)；α 3為計算點煙 氣輻射放熱系數(shù)；ε為計算點管子的污染系數(shù)。第四步統(tǒng)計末級過熱器和末級再熱器各屏各管各計算點歷史溫度數(shù)據(jù)分布范 圍。實時計算各屏各管各計算點的壁溫，分別統(tǒng)計它的歷史分布信息。在數(shù)據(jù)庫端建 立歷史數(shù)據(jù)分段匯總表，每個計算點對應一個記錄，每個記錄上對溫度進行分段統(tǒng)計，以2 攝氏度為區(qū)間，統(tǒng)計各計算點分段溫度的累積運行時間，當實際計算溫度在兩個分段點溫 度數(shù)值中間時，以較小分段點溫度進行統(tǒng)計該計算點管壁溫度運行時間。第五步統(tǒng)計末級過熱器和末級再熱器各屏各管各計算點超溫時間。設置各種管材的最大允許運行溫度，然后根據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫(歷史數(shù)據(jù)庫是整個計 算過程中后臺數(shù)據(jù)保存的容器，每一步數(shù)據(jù)計算完成后都要保存到歷史數(shù)據(jù)庫中。歷史數(shù) 據(jù)庫安裝在數(shù)據(jù)庫服務器上，在數(shù)據(jù)庫中保存的數(shù)據(jù)隨著時間推移，都變成了歷史數(shù)據(jù)，尤 其是對于數(shù)據(jù)庫中超溫時間的累積計算)中各屏各管各計算點的各分段溫度的累積運行 時間及對應分段點溫度，累加計算各屏各管各計算點的超溫運行時間。第六步實時顯示末級過熱器和末級再熱器各屏各管各計算點的管壁溫度、蒸汽 溫度與超溫信息。用戶在顯示界面選擇“實時溫度檢測”，選擇“末級過熱器”或“末級再熱器”對象， 并選擇“屏” “管” “點”，顯示程序根據(jù)用戶輸入實時訪問數(shù)據(jù)庫對應位置管壁溫度表最新 一條記錄，顯示爐內(nèi)相應位置的管壁溫度，根據(jù)該位置管材的最大允許溫度，判斷管壁溫度 是否超溫，如超溫則用紅色顯示。顯示爐內(nèi)相應位置的蒸汽溫度，根據(jù)爐內(nèi)該位置蒸汽溫度 的最大允許溫度，判斷蒸汽溫度是否超溫，如超溫則用紅色顯示。第七步實時顯示末級過熱器和末級再熱器屏間管壁溫度、屏間蒸汽溫度分布、屏 間熱偏差曲線。用戶在顯示界面選擇“實時溫度檢測”，選擇“末級過熱器”或“末級再熱器”對象， 并選擇“屏” “管” “點”，顯示程序實時訪問數(shù)據(jù)庫中存儲過程，根據(jù)用戶輸入顯示相應的屏 間管壁溫度、屏間蒸汽溫度。用戶在顯示界面選擇“熱偏差管理”，選擇“末級過熱器”或“末級再熱器”對象，顯 示程序實時訪問數(shù)據(jù)庫對應數(shù)據(jù)表的最新一條數(shù)據(jù)記錄。第八步顯示末級過熱器末級再熱器各屏各管各計算點歷史溫度數(shù)據(jù)分布范圍。用戶在顯示界面選擇“運行狀態(tài)監(jiān)測”，選擇“末級 過熱器”或“末級再熱器”對象， 選擇“運行狀況”，顯示程序訪問數(shù)據(jù)庫中的存儲過程，根據(jù)用戶輸入選擇“屏” “管” “點”，顯示相應位置的管材運行溫度分段統(tǒng)計信息。第九步顯示末級過熱器末級再熱器管壁溫度超溫信息匯總。用戶在顯示界面選擇“超溫信息匯總”，選擇“末級過熱器”或“末級再熱器”對象， 顯示界面實時訪問數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)完成統(tǒng)計的超溫信息，并輸入到顯示界面。第十步根據(jù)超溫信息自動生成檢修建議。用戶在顯示界面選擇“系統(tǒng)檢修建議”，顯示程序根據(jù)管材的超溫信息與超溫時 間，以及管材的材質，自動生成鍋爐運行的檢修建議。顯示對具體位置管材的使用壽命進行 評價，以及做出更換管材的建議。第十一步在線生成運行負荷統(tǒng)計的日報表、周報表、月報表。用戶在顯示界面選擇“運行負荷統(tǒng)計”，顯示程序對鍋爐運行的負荷進行統(tǒng)計，在 線計算鍋爐的90%負荷以上、80% -90%負荷、70% -80%負荷、60% -70%負荷、50% -60% 負荷、50%負荷以下的各個負荷段的運行時間，并生成日報表、周報表、月報表。
權利要求
一種電站鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理方法，其特征在于，步驟為步驟1、將網(wǎng)頁服務器分別與用戶端瀏覽器、數(shù)據(jù)庫服務器和計算服務器連接，數(shù)據(jù)庫服務器和計算服務器連接，數(shù)據(jù)庫服務器通過廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)與電廠DCS系統(tǒng)或者MIS系統(tǒng)及在線測點連接；步驟2、讀取廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中鍋爐末級過熱器和末級再熱器在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，并保存到本地關系型數(shù)據(jù)庫中；步驟3、根據(jù)讀取到的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)計算爐內(nèi)各計算點的蒸汽溫度及管壁溫度；步驟4、統(tǒng)計末級過熱器和末級再熱器各屏各管各計算點歷史溫度數(shù)據(jù)分布范圍及各計算點的超溫運行時間；步驟5、實時顯示計算結果。
2.如權利要求1所述的一種電站鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理方法，其 特征在于，步驟3中所述各計算點蒸汽溫度的計算步驟為步驟3. 1A、計算輻射穿透率t根據(jù)計算管段在爐內(nèi)所處的位置，由穿透率的定義出發(fā)，用一重積分公式計算得到平 行矩形平面間和垂直矩形平面間的輻射穿透率t ； 步驟3. 2A、計算輻射因素和角系數(shù)輻射因素為<formula>formula see original document page 2</formula>，其中， 為煙窗對管排的輻射角系數(shù)，Sl為管子橫向節(jié)距，t為輻射穿透率；各排管的角系數(shù)根據(jù)角系數(shù)定義計算得到；步驟3. 3A、根據(jù)步驟3. 1A至步驟3. 3A計算得到的結果建立分段計算模型； 步驟3. 5A、計算各片屏的流量:g,=VA^/AP0.g0，其中，gi為計算管屏的流量，g(l為平 均流量管屏的流量，APi為各屏壓差，為平均壓差； 步驟3. 6A、工質流經(jīng)管段的焓增為其中，&為沿煙道寬度的熱偏差系數(shù)；K4為沿屏高度的熱偏差系數(shù)；&為中間管子的面 積折算系數(shù)；la為管段長度；d為管子外徑；Di-計算管圈的流量分別為下部煙窗輻 射因數(shù)和前部煙窗輻射因數(shù)；qfl和qf2分別為下部煙窗和前部煙窗輻射熱負荷；qp為屏間煙 氣對屏的輻射及對流放熱的熱負荷；I ！為管段的受熱面偏差系數(shù)。
3.如權利要求1所述的一種電站鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理方法，其 特征在于，步驟3中所述各計算點管壁溫度的計算步驟為步驟3. 1B、管壁金屬溫度為<formula>formula see original document page 2</formula>管壁外壁溫度為其中，tq為計算點管內(nèi)蒸汽溫度，0為管子外徑與內(nèi)徑之比，P為散熱系數(shù)，5為管 子壁厚，q為計算點管子吸熱負荷，、為管壁金屬的導熱系數(shù)，a 2為蒸汽側的放熱系數(shù)；步驟3. 2B、計算管子吸熱負荷<formula>formula see original document page 3</formula>其中，為計算點煙氣溫度，a工為計算點煙氣側對流放熱系數(shù)，a 3為計算點煙氣輻射 放熱系數(shù)，￡為計算點管子的污染系數(shù)。
4.如權利要求1所述的一種電站鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理方法，其 特征在于，步驟4所述統(tǒng)計末級過熱器和末級再熱器各屏各管各計算點歷史溫度數(shù)據(jù)分布 范圍的方法為在數(shù)據(jù)庫端建立歷史數(shù)據(jù)分段匯總表，每個計算點對應一個記錄，每個記錄 上對溫度進行分段統(tǒng)計，以2攝氏度為區(qū)間，統(tǒng)計各計算點分段溫度的累積運行時間，當實 際計算溫度在兩個分段點溫度數(shù)值中間時，以較小分段點溫度進行統(tǒng)計該計算點管壁溫度 運行時間。
5.如權利要求4所述的一種電站鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理方法，其 特征在于，步驟4所述各計算點的超溫運行時間的計算方法為設置各種管材的最大允許 運行溫度，然后根據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫中各屏各管各計算點的各分段溫度的累積運行時間及對應 分段點溫度，累加計算得到各屏各管各計算點的超溫運行時間。
6.如權利要求1所述的一種電站鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理方法，其 特征在于，步驟5包括步驟5. 1、根據(jù)用戶輸入實時訪問數(shù)據(jù)庫，顯示爐內(nèi)相應位置的管壁溫度，根據(jù)該位置 管材的最大允許溫度，判斷管壁溫度是否超溫；顯示爐內(nèi)相應位置的蒸汽溫度，根據(jù)爐內(nèi)該 位置蒸汽溫度的最大允許溫度，判斷蒸汽溫度是否超溫；步驟5. 2、根據(jù)用戶輸入顯示相應的屏間管壁溫度、屏間蒸汽溫度；步驟5. 3、根據(jù)用戶輸入顯示相應位置的管材運行溫度分段統(tǒng)計信息；步驟5. 4、根據(jù)用戶輸入顯示已經(jīng)完成統(tǒng)計的超溫信息；步驟5. 5、根據(jù)用戶輸入及管材的超溫信息，超溫時間及管材的材質，生成鍋爐運行的 檢修建議，顯示對具體位置管材的使用壽命進行評價以及做出更換管材的建議；步驟5. 6、根據(jù)用戶輸入對鍋爐運行的負荷進行統(tǒng)計，在線計算鍋爐的90%負荷以上、 80% -90%負荷、70% -80%負荷、60% -70%負荷、50% -60%負荷、50%負荷以下的各個負 荷段的運行時間，并生成日報表、周報表以及月報表。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電站鍋爐末級過熱器和末級再熱器智能壁溫管理方法，其步驟為先搭建在線監(jiān)測裝置，隨后讀取廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中鍋爐末級過熱器和末級再熱器在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，并保存到本地關系型數(shù)據(jù)庫中；再根據(jù)讀取到的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)計算爐內(nèi)各計算點的蒸汽溫度及管壁溫度；統(tǒng)計末級過熱器和末級再熱器各屏各管各計算點歷史溫度數(shù)據(jù)分布范圍及各計算點的超溫運行時間；最后實時顯示計算結果。本發(fā)明的優(yōu)點是可以實現(xiàn)鍋爐末級過熱器和末級再熱器壁溫快速在線實時計算和在線監(jiān)視與控制，實現(xiàn)了鍋爐末級過熱器和末級再熱器在服役期內(nèi)安全運行，延長鍋爐末級過熱器和末級再熱器使用壽命。
文檔編號F22B35/18GK101832543SQ201010174298
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權日2010年5月14日
發(fā)明者丁士發(fā), 劉進, 張妮樂, 楊凱鏇, 王飛, 陳端雨, 陶麗 申請人:上海發(fā)電設備成套設計研究院;上海上發(fā)院發(fā)電成套設備工程有限公司