本發(fā)明涉及鍋爐爐膛的振動(dòng)檢測(cè)，尤其是涉及一種用于油氣鍋爐燃燒振動(dòng)的多信號(hào)融合測(cè)量診斷方法。

背景技術(shù)：

隨著燃油燃?xì)忮仩t設(shè)備和鍋爐單機(jī)容量的不斷增長(zhǎng)，由于油氣燃燒速度快，燃燒器-爐膛系統(tǒng)中容易發(fā)生燃燒不穩(wěn)定引起的爐膛燃燒振動(dòng)。

當(dāng)油氣鍋爐爐膛發(fā)生燃燒振動(dòng)后會(huì)對(duì)燃燒器和爐膛產(chǎn)生很大的破壞性，嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行及使用壽命。

但是對(duì)于燃燒不穩(wěn)定引起的振動(dòng)的機(jī)理研究尚不完全清楚，不同的鍋爐結(jié)構(gòu)和燃燒方式的安排都會(huì)對(duì)燃燒不穩(wěn)定產(chǎn)生影響，因此需要通過(guò)在鍋爐爐膛的不同位置安裝傳感器來(lái)獲得鍋爐爐膛振動(dòng)的信號(hào)以監(jiān)測(cè)和分析鍋爐爐膛振動(dòng)的主要原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于油氣鍋爐燃燒振動(dòng)的多信號(hào)融合測(cè)量診斷方法，通過(guò)在鍋爐爐膛的不同位置安裝傳感器，并分析傳感器得到的振動(dòng)信號(hào)，來(lái)確定鍋爐爐膛燃燒振動(dòng)發(fā)生的主要位置以及振動(dòng)的主要形式。

本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：

一種用于油氣鍋爐燃燒振動(dòng)的多信號(hào)融合測(cè)量診斷方法，包括：

在鍋爐爐膛各位置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝加速度傳感器采集鍋爐爐膛的壁面振動(dòng)信號(hào)；

在鍋爐爐膛各位置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝音頻傳感器和氣體壓力傳感器采集鍋爐爐膛內(nèi)部的氣體壓力振動(dòng)信號(hào)；

分析壁面振動(dòng)信號(hào)和氣體壓力振動(dòng)信號(hào)，得到振動(dòng)的頻率和振幅；

通過(guò)比較鍋爐爐膛不同位置振動(dòng)信號(hào)的振幅強(qiáng)弱和頻率來(lái)確定鍋爐爐膛燃燒振動(dòng)發(fā)生的主要位置；

通過(guò)比較加速度傳感器、音頻傳感器以及氣體壓力傳感器的信號(hào)幅值和頻率判斷油氣鍋爐爐膛的振動(dòng)形式。

本發(fā)明中通過(guò)設(shè)置在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的加速度傳感器、音頻傳感器和氣體壓力傳感器采集振動(dòng)信號(hào)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳感器的安裝需要考慮不同位置是否可以開(kāi)孔、安裝難度以及測(cè)量參數(shù)的要求。然后根據(jù)不同位置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的振幅強(qiáng)弱和頻率來(lái)確定鍋爐爐膛燃燒振動(dòng)發(fā)生的主要位置，進(jìn)一步的，可通過(guò)各振動(dòng)信號(hào)的幅值和頻率判斷油氣鍋爐爐膛的振動(dòng)形式。

本發(fā)明中，油氣鍋爐內(nèi)安裝氣體壓力傳感器的監(jiān)測(cè)點(diǎn)包括空氣預(yù)熱器旁路風(fēng)道、爐膛不同位置觀火孔、再循環(huán)風(fēng)機(jī)入口煙道、重油管道和霧化蒸汽管道。

本發(fā)明中，油氣鍋爐內(nèi)同時(shí)安裝加速度傳感器和氣體壓力傳感器的監(jiān)測(cè)點(diǎn)包括空氣預(yù)熱器出口風(fēng)道、預(yù)熱器冷風(fēng)旁路和風(fēng)箱混合處、再循環(huán)煙道擋板后、燃燒器端部面板、省煤器出口煙道、再循環(huán)風(fēng)機(jī)出口煙道、高再出口位置側(cè)墻水冷壁、高過(guò)出口位置側(cè)墻水冷壁和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道。

本發(fā)明中，油氣鍋爐內(nèi)安裝音頻傳感器的監(jiān)測(cè)點(diǎn)包括燃燒器和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道、爐膛不同位置觀火孔，用于測(cè)量爐膛和燃燒器內(nèi)的氣體壓力。

進(jìn)一步的，對(duì)所述的壁面振動(dòng)信號(hào)和氣體壓力振動(dòng)信號(hào)通過(guò)傅里葉變換處理，得到振動(dòng)的頻率和振幅。

本發(fā)明中主要的振動(dòng)形式包括振動(dòng)形式和結(jié)構(gòu)共振。通常鍋爐振動(dòng)為結(jié)構(gòu)振動(dòng)，在燃燒熱釋放率和燃燒室內(nèi)的壓力耦合時(shí)則發(fā)生熱聲振動(dòng)。當(dāng)發(fā)生熱聲振蕩時(shí)，鍋爐爐膛會(huì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，并伴隨很大的壓力波動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述的振動(dòng)形式為熱聲振動(dòng)時(shí)：爐膛不同位置觀火孔得到的氣體壓力振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)傅里葉變換分析后出現(xiàn)某一主頻峰值，其幅值大于鍋爐正常運(yùn)行時(shí)的爐膛壓力，如圖6。而位于空氣預(yù)熱器出口風(fēng)道、預(yù)熱器冷風(fēng)旁路和風(fēng)箱混合處、再循環(huán)煙道擋板后、燃燒器端部面板、省煤器出口煙道、再循環(huán)風(fēng)機(jī)出口煙道、高再出口位置側(cè)墻水冷壁、高過(guò)出口位置側(cè)墻水冷壁和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道的氣體壓力沒(méi)有明顯振動(dòng)主頻，振動(dòng)幅值和該位置平均壓力接近，同時(shí)壁面也無(wú)振動(dòng)主頻。

進(jìn)一步的，所述的振動(dòng)形式為結(jié)構(gòu)共振時(shí)：爐膛不同位置觀火孔得到的氣體壓力振動(dòng)信號(hào)無(wú)明顯主峰，且幅值處于正常范圍，如圖7；而位于空氣預(yù)熱器出口風(fēng)道、預(yù)熱器冷風(fēng)旁路和風(fēng)箱混合處、再循環(huán)煙道擋板后、燃燒器端部面板、省煤器出口煙道、再循環(huán)風(fēng)機(jī)出口煙道、高再出口位置側(cè)墻水冷壁、高過(guò)出口位置側(cè)墻水冷壁和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道的壁面振動(dòng)則出現(xiàn)振動(dòng)主頻，且幅值較大，可達(dá)平均值的2-3倍。

本發(fā)明中，監(jiān)測(cè)固體壁面振動(dòng)的加速度傳感器采用粘結(jié)或焊接在鋼結(jié)構(gòu)上，安裝有音頻傳感器的位置點(diǎn)處設(shè)置有波導(dǎo)管，安裝有氣體壓力傳感器的位置點(diǎn)處設(shè)置有壓力引出管，減少反射波干擾。

本發(fā)明通過(guò)在鍋爐爐膛不同位置的安裝加速度傳感器、音頻傳感器以及氣體壓力傳感器，并分析傳感器得到的振動(dòng)信號(hào)，來(lái)確定鍋爐爐膛燃燒振動(dòng)發(fā)生的主要位置以及振動(dòng)的主要形式。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的油氣鍋爐振動(dòng)的測(cè)點(diǎn)布置示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的油氣鍋爐振動(dòng)的測(cè)量方法的流程圖。

圖3是圖2中加速度傳感器的安裝簡(jiǎn)圖，圖中：31為鍋爐壁面、32為加速度傳感器、33為第一數(shù)據(jù)連接線。

圖4是圖2中音頻傳感器的安裝簡(jiǎn)圖，圖中：31為鍋爐壁面、34為音頻傳感器、35為波導(dǎo)管、36為第二數(shù)據(jù)連接線。

圖5是圖2中氣體壓力傳感器的安裝簡(jiǎn)圖，圖中：31為鍋爐壁面、37為氣體壓力傳感器、38為壓力引出管、39為第三數(shù)據(jù)連接線。

圖6是油氣鍋爐發(fā)生振動(dòng)時(shí)利用本發(fā)明測(cè)試方法測(cè)量所得到的壓力信號(hào)結(jié)果。

圖7是經(jīng)過(guò)改造后油氣鍋爐振動(dòng)消除時(shí)利用本發(fā)明測(cè)試方法測(cè)量所得到的壓力信號(hào)結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的多信號(hào)融合測(cè)量診斷方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，本實(shí)施例中油氣鍋爐爐膛內(nèi)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置包括：燃油霧化系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)4，燃燒器入口測(cè)點(diǎn)2，燃燒器之間的測(cè)點(diǎn)3，爐膛測(cè)點(diǎn)1，省煤器煙道測(cè)點(diǎn)5，再循環(huán)煙氣系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)7和預(yù)熱器測(cè)點(diǎn)6。

如圖2所示，本實(shí)施例中在油氣鍋爐爐膛不同位置設(shè)置加速度傳感器、音頻傳感器和氣體壓力傳感器，其中加速度傳感器用于得到鍋爐的壁面振動(dòng)信號(hào)，音頻傳感器和氣體壓力傳感器用于得到鍋爐內(nèi)部的氣體壓力振動(dòng)信號(hào)。

本實(shí)例中，同時(shí)安裝加速度傳感器和氣體壓力傳感器的監(jiān)測(cè)點(diǎn)有空氣預(yù)熱器出口風(fēng)道、預(yù)熱器冷風(fēng)旁路和風(fēng)箱混合處、再循環(huán)煙道擋板后、燃燒器端部面板、省煤器出口煙道、再循環(huán)風(fēng)機(jī)出口煙道、高再出口位置側(cè)墻水冷壁、高過(guò)出口位置側(cè)墻水冷壁和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道。

如圖3所示，加速器傳感器32粘結(jié)或焊接在鋼結(jié)構(gòu)(鍋爐壁面31)上，所測(cè)得的壁面振動(dòng)信號(hào)通過(guò)第一數(shù)據(jù)連接線33連接到電腦。加速度傳感器量程：+10g，線性誤差：1.5％，供電：12VDC，輸出：1～5V，靈敏度：4.200±50mV/g，響應(yīng)頻率：0～2500HZ，使用溫度：-10～80℃，防護(hù)等級(jí)：IP67。

如圖4所示，音頻傳感器34需要安裝波導(dǎo)管35，所測(cè)得的音頻信號(hào)通過(guò)第二數(shù)據(jù)連接線36連接到電腦。音頻傳感器供電電壓：±12V，量程：20Hz-18KHz，檢測(cè)范圍：8-12米半球空間，輸出電壓：±5VAC，麥克風(fēng)靈敏度：-42±3dB，防護(hù)等級(jí)：IP56，工作溫度：-40-85℃，工作相對(duì)濕度：10-95％RH。

另外，僅安裝音頻傳感器的監(jiān)測(cè)點(diǎn)有燃燒器和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道、爐膛不同位置觀火孔。僅安裝氣體壓力傳感器的監(jiān)測(cè)點(diǎn)有空氣預(yù)熱器旁路風(fēng)道、爐膛不同位置觀火孔、再循環(huán)風(fēng)機(jī)入口煙道、重油管道和霧化蒸汽管道。

如圖5所示，氣體壓力傳感器37需要安裝壓力引出管38，管長(zhǎng)大于1m。所測(cè)得的氣體壓力信號(hào)通過(guò)第三數(shù)據(jù)連接線39連接到電腦。氣體壓力傳感器量程：-1KPa-10Kpa，分辨率：3Pa，頻率響應(yīng)：0-1KHz，輸出：1V～5V，工作電壓：DC24V，工作溫度：-20-80℃，介質(zhì)溫度：-40-110℃，防護(hù)等級(jí)：IP67。

利用布置在不同位置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的傳感器在線實(shí)時(shí)采集得到的振動(dòng)信號(hào)，包括壁面振動(dòng)信號(hào)和氣體壓力振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)傅里葉分析得到振動(dòng)的頻率和振幅，通過(guò)比較不同位置振動(dòng)信號(hào)的振幅強(qiáng)弱和頻率來(lái)確定鍋爐振動(dòng)發(fā)生的主要位置，進(jìn)一步的，通過(guò)比較信號(hào)的幅值和頻率判斷油氣鍋爐爐膛的振動(dòng)形式。

如圖6所示為鍋爐爐膛發(fā)生熱聲振動(dòng)時(shí)，利用本發(fā)明測(cè)試方法測(cè)量所得到的壓力信號(hào)，其結(jié)果有明顯的壓力主頻和峰值。壓力幅值可達(dá)2500-3000Pa，主頻在40Hz左右。而經(jīng)過(guò)改造后的爐膛氣體壓力幅值減小為1000Pa左右，消除了劇烈的熱聲振動(dòng)，如圖7所示。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施舉例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。