基于计算机的电厂锅炉监控系统外文翻译、中英文翻译、外文文献翻译

基于计算机的电厂锅炉监控系统外文翻译、中英文翻译、外文文献翻译,基于,计算机,电厂,锅炉,监控,系统,外文,翻译,中英文,文献 附录A 译文 基于计算机的电厂锅炉监控系统 J Taler1, BWeglowski1, W Zima1*, P Duda1, S Gradziel1,T Sobota1,A Cebula1,and D Taler2 工艺和电力工程研究所，克拉科夫大学，波兰 AGH科技大学，波兰 接受时间：2007.2.2， 公布时间（经修改）2007.10.24 摘要 以计算机为基础的锅炉性能监测系统的开发，首要进行热工计算，测量各种温度，热通量，压力和燃料，分析数据，这些数据被用来进行传热分析，以便控制蒸发器，电炉，以及流量等。 一个新的工艺技术热通量管，用来确定所吸收的热通量。通量管安装在不同级别的锅炉中，其工作条件类似于水墙管。热通量测量燃煤蒸汽锅炉是目前比较好的选择。 锅炉负荷是变化的，水循环必须不能超出一定范围。迅速增加的压力可能会导致水因过渡沸腾而使水冷壁无法保护炉墙，而迅速下降的压力，导致锅炉系统中的锅炉蒸发器所有要素迅速下降。这两种情况下会导致水循环流动停滞 ，导致管道开裂。两个流量计组装在210（蒸汽能力 210X103千克/小时）锅炉自然水循环过程中进行。根据这些测量，压力改变时锅炉过热器最高速度应被限制。 根据实时计算，燃烧室可以实时确定需要多少热流量转移到电站锅炉蒸发器。此外， 表面清洁度，选择性吹灰，也可用在具体的问题中介绍。锅炉监控系统也提供详细的锅炉效率的变化和经营状况，在后一阶段对特定吹灰序列进行分析和优化。 本文还分析了在启动和关闭的锅炉时，锅炉气鼓中的压力 关键词：电站锅炉，热通量的测量，蒸发器，水循环，性能和热应力监测 1 绪论 电站锅炉关闭和启动进程，以及锅炉负荷的变化过程中，不容许锅炉应力超过限制，而至关重要的是水循环要时刻保持着。迅速增加的压力可能会导致水因过渡沸腾而使水冷壁无法保护炉墙，而迅速下降的压力，导致锅炉系统中的锅炉蒸发器所有要素迅速下降，这两种情况下会导致流动停滞水循环中的蒸发器，导致管道开裂。因此，在210（锅炉容量为 210X103千克/小时的生活蒸汽，9.8兆帕的压力和530到545的温度）锅炉自然水循环过程中要组装两个流量计。根据水循环参数确定一个锅炉蒸发器的最大压力。 控制的主要任务是锅炉负荷变化限制在标准范围内。比如说锅炉汽鼓，特别是汽鼓和锅炉管道的连接处，特别要强调在这些连接处，同等的分配压力，因为他们在很大程度上，对锅炉汽包的加热和冷却率有影响。锅炉制造商建议的具体加热和冷却率是有所保留的，锅炉汽鼓，往往可能是比建议的大些。通过提高利用率的这种方法，锅炉瞬变的时间可缩短。 监测的任务还包括锅炉监测范围内很多的其他参数，包括影响其效率和安全性的参数。目前提出了一种系统，可以在线监测的运行条件下的蒸发器。其基本内容是一套原始热通量管用来确定温度和热负荷分布的高度锅炉燃烧室。重要的是检测正常运行的蒸发器和燃烧室。所得结果也可以用来监测流通水蒸汽混合物和沉积物在水冷壁管内表面的沉积多少。该系统辅以测量蒸汽水的流量，控制循环系统，锅炉的在线模式也应考虑到由于系统的可变性，可能会导致空气过量的问题，这直接影响锅炉效率。其解决的办法，可减少相应的供给，如鼓风量和相应开关的开通量，同时利用热通量管设在不同的层次。空气分配应确保排放的氮氧化物和内含易燃物、内含容粉煤灰低于允许的水平。那个正确的估计程度的结渣中的锅炉燃烧室也非常重要。时间变化的分庭墙结渣系数，随着变化的水体流向 ，其它系统可可根据程序自动激活并运行，包括送煤机、除渣机和鼓风机。 比较，计算和测量过热蒸汽质量流量，燃烧室壁平均结渣一定程度的时间。这样吹灰器可以充分自动化的运行在一个燃烧室，因此也会充分使用吹灰器并增加水冷壁寿命。在线计算燃烧室实时热流量，其流量是转移到电站锅炉蒸发器。基于能量平衡，计算电站锅炉蒸发器的过热蒸汽质量流量。 一些调查人员已促成各种方面的热性能和剩余寿命理论研究来监测发电厂。检测热信号的在线检测被许多论文中被认可[5，6]，用于在线检测疲劳退化程度的有限元的疲劳监测系统显示在参考[7]，文件[ 8 ]介绍了实际已经执行部分在线监测的发电厂。 2 热负荷测量燃烧室壁 由于测量高温烟气时有很多困难的，锅炉燃烧室在热负荷运行，对其检测，用测温用仪器如图1。热负荷的密度吸收热通量，其定义是：同比热流量吸收炉墙表面积热量，温度测量器的插入前端（如图1中1处），温度测量选择四个镍镍铬热电偶（外直径鞘相当于1毫米） ，放置在洞内，插入到平行轴，避免错误造成的热传导沿轴的滑动空隙流出。这种分配原因是温度保持不变， 20毫米宽槽，是温度计所在，是涵盖了3毫米耐热金属板材，预防被焚烧（图1）。中心被填充20g钢，导热系数K的确定 K(T)=53.26-0.0235684TW/(mk) （1） 插入是否能够安全工作，计算方法采用有限元方法演算。平均压力假设为P=11 MPa和系统的温度被假设为T=370摄氏度，利用软件，参考[10] 可等于118兆帕的压力，而最大应力在假定负荷等于73兆帕。因此，最大应力低于允许值。图中Ⅰ，我水冷壁管;Ⅱ， 离心管;Ⅲ，耐热金属薄膜覆盖;Ⅳ，管以外的锅炉，以及1-5个位置 图1 热负荷测量。 Fig.1 Heat load measuring inser 2.1 热负荷能力说明 为了确定水冷壁热负荷的供给，温度T1、T2、T3、和T4四点测得测量值。热分布计算使用方法为有限容量的CFD软件[ 11 ]。平均温度差 （2） 由于对称性的温度测量器插入，只有插入一半的截面，插入表面的密度变化的热通量取决于结渣因子C ，其中的变化显着的位置。插入表面上的分散热通量密度接近使用步骤线。后表面插入和管完全绝缘。管的内表面属于第三种边界条件，需要的知识有热传热系数A和平均温度等假定，热负荷可以表示为一个函数的测量温度差 （3） 其中温差有公式2获得。 温度T1、T2、T3、和T4四点计算使用CFD软件[ 11 ]在热负荷q及传热系数和温度介质假设的前提下Tm为320度。结果的数值计算 近似使用的功能（ 3 ）通过最小二乘法。常数A和B ，其中取决于传热系数A对内表面的插入深度。 a=8367.9549W/m2 b=5357.8165W/(m2k) for a=6800.9789W/m2 b=5432.89W/(m2k) for a=4899.9549W/m2 b=5519.0645W/(m2k) for 分析的变化，证明，传热系数A的内表面的管道有一个轻微影响热负荷值q。这略微令人吃惊的结果可以解释事实上，当值的减小，导致温度通过厚度的壁。同时，减少系数原因增加了插入温度对一侧的炉，而这反过来又造成减少热传导k确定由方程（ 1 ）和增加的温度通过减少厚度的墙。这两个相反的现象。 （4） 方程（ 4 ）得出的假设，即插入的内部表面是干净的，没有残留的低导热系数（锅炉规模或铁的氧化物）的表面。如果内部表面插入覆盖规模沉积，然后增加插入温度前表面，反过来又造成增加周围热流在减少。为了证明正确的热负荷q在测量时，当插入内表面上沉积特征的规模使低导热系数积累，计算温度分布，插入清洁内表面和肮脏的内表面那样，用流利温度测量器插入位于十五点四米水平的正面墙上密度吸收热通量流Q计算 运用这些数据，一是插入时没有任何沉积物，另一个是有一点厚度的沉积物d=0.5毫米，两者进行比较，计算如下 （6） 表1在横截面的特征点的温度 Table 1 Temperatures at the characteristic points of thecross-section 温度 无沉积物温度 标准温度 有沉积物温度 T1 404.43 405.1 642.00 T2 402.05 402.4 636.58 T3 365.59 366.8 600.86 T4 363.99 364.1 596.36 T5 318.2 318.2 344.65 分析结果证明，标准温度相对与有沉积物的温度更接近与无沉积物的温度，假设有沉积物温度为T，根据公式4密度的热流Q计算 （7） 所获得热负荷价值和公式6所的结果非常的相似q=220135.9W/m2 沉积物对热负荷的测量没有不良影响。 2.2 热负荷测量 所描述的传感器被安装在210锅炉的燃烧事的水冷壁的前端，4个传感器安装在不同的高度，12.6，15.4，19.3，23m。实时计算，传感器的热负荷Q可以显示在监视器上。热负荷的参数连续函数如图2（a）。分析数字证明，最高值出现的热负荷略高于刻录机. 受影响最大的是在15。4米处。如图2（b）选定的测量和计算结果：（a）测量温度的历史和热负荷计算的测量插入位于高度为15.4米，和（ b ）热载荷分布1 - 4 测量刀片，第一和第二两排燃烧器位置，分别在高度为10.4和12.6米。 图2（a）温度和热流量随时间变化图，（b）传感器高度和热流量关系 Fig 2 (a) temperature and heat flux variation with time, (b) the sensor height and the relationship between heat flux 3 锅炉水循环系统的测量 锅炉的启动和关闭过程，以及锅炉负荷的变化中，不超过允许应力，而水循环基本维持在一定的范围，迅速增加的压力可能会导致水因过渡沸腾而使水冷壁无法保护炉墙，而迅速下降的压力，导致锅炉系统中的锅炉蒸发器所有要素迅速下降。这两种情况下会导致水循环流动停滞 ，导致管道开裂。210锅炉实际水循环中水流率连续测量两次（从总的10 ）。降液管的外径二百七十三毫米和壁厚25 mm。流量计安装在高度为10.5和11.5 m处。在稳态锅炉运行（锅炉效率之间波动180-210X103 千克/小时）,和流通计算分析如图，速度在下降管中介于1.6和1.8米/秒，而流通比率约为8到9。在此基础上测量水的流量及其变化范围，允许的最大压力变化率被确定为的DP / dt的蒸发器（以避免停滞的水循环蒸发器） 。测量水的流速（1.6到1.8米/秒）和压力p =10.79兆帕，开始的时候，的允许压力应降低到范围从0.023到0.027兆帕/ s（图4 （ a ） ） 。因制造商的建议在锅炉汽包降低压力，定为2K/分。 图3测量水流速度 Fig 3 Measured water velocity histories 图4 减压比例： （a）允许压力降率近似值以及（b）时间与压力下降率之间的关系 Fig 4 Decompression ratio of: (a) allow the approximation of pressure drop rate and (b) pressure drop in the rate of time and the relationship between 压力降低率的测量目的是蒸发器中的水循环图4（b） 。分析证明，如果加热锅炉汽包和冷却速度不超过制造商建议，就没有不稳定的风险。 4 热工检测 下面谈论的锅炉效率的缺陷，燃料和生活蒸汽大规模流动以及炉结焦的因素是讨论的细节。当煤燃烧，一小部分的灰会造成沉积，高温结渣是为熔融形成，部分熔融沉积炉墙壁和其他表面。污染影响对流换热吸收，如过热器和再热器，渣和污染关键是影响燃煤电站锅炉可靠性和可用性。然而，锅炉表面存在的渣仅是一小部分，沉积是多方面的，污染以间接的形式影响高蒸汽和烟气温度，它们所造成的低质量流量饱和蒸汽由蒸发器温度进入对流表面，造成温度过热蒸汽增加，并保持恒定的高温度的，所以锅炉必须定期除渣，例如，烟气温度离开烟囱过热，就应该开始吹灰，吹气时，达到一定压力值，说明已经结渣和污染状况，但这些迹象可能造成一定错误，墙吹灰器是最常用的一个除渣工具，每天一次和三次，后者使用频率可能是令人惊讶。必须最大限度地吸收热量，以防止有时再热蒸汽温度过热。基于计算机的锅炉性能监控，在炉膛和对流表面检测温度，压力，流动和气体分析的数据被用来执行传热分析炉膛和对流，由测量值说明表面清洁度，风机顺序可根据实际优化，清洁的要求，而不是固定时间，锅炉监控系统还提供细节的变化，锅炉效率和吹灰条件，可事后分析与优化。 4.1 锅炉效率 锅炉效率的计算采用在线模式。注意锅炉效率随时间的变化，可以改变参数，如质量流量，空气供应，以提高效率，确定热效率首先是基于热值和煤量。 （8） 介质全部热量（水和水蒸汽），随煤和空气进如锅炉的热量，损失的热量。 （9） 损失有以下集中一，干烟气损失;二，未燃尽气体损失;三，可燃的煤粉煤灰;四，燃烧炉底灰;五，辐射和下落不明的损失;六，合理的热损失在炉底灰。 4.2 燃料质量流量和蒸汽炉膛结渣的因素 稳定状态条件基于锅炉效率评估在线模式下，煤炭质量流量将取决于锅炉热效率如图5（ a ） 图5控制质量和能量平衡 Fig 5 to control the quality and energy balance （a）锅炉： 1 ，锅炉; 2第一阶段过热; 3 ，第二阶段过热; 4 ，最后过热; 5第一阶段保温; 6 ，第二阶段保温 (b)锅炉蒸发器： 1 ，滚筒; 2 ，下降管; 3 ，蒸发器; 4 ，水冷壁 ; 5 ，第一阶段过热; 6 ，第二次现阶段过热; 7 ，最后过热; 8，第一次阶段保温; 9，第二阶段保温 （10） 经过一些变换方程，继获得公式 （11） 计算实际空气流动的公式 （12） 质量和体积流量上根据烟气计算出来的。方程（ 11 ）只适用于稳态条件下燃料质量流量，锅炉蒸发器负荷从质量和能量平衡角度考虑，图5（b） （13） （14） 由公式13和14得到 （15） 结渣C因子估方程 （18） 活蒸汽流量米计算利用方程（ 15 ），作为结渣因子c.取决于锅炉孔板在出口流量实测流量 4.3燃料质量流量 蒸汽质量流量从锅炉蒸发器开始，质量和能在量整个蒸发器多少可以控制，这是水和水蒸汽混合。 （17） （18） 结合质量守恒和能量守恒定律 （19） 从条件中饶了质量是确定的 （20） 计算热流量是方程（19）是一个功能。计算燃料质量流量的情况，可以用非线性方程（ 20 ）解决，运用区间搜索或反复，例如，牛顿迭代法。 4.3 结果 基于计算机的在线监测系统，检测锅炉的性能，如上文所述安装在210电站锅输入数据运行监测列于表2 。选定的结果与使用本系统中显示图6和7。 表2输入数据和锅炉运行检测结果 Table 2 Input data and the results of monitoring powerboiler operation 数据 结论 蒸汽压力 蒸汽温度 空气温度 给水温度 出口温度烟气 相对湿度 含氧量 净热值宽 在燃料灰分含量 煤粉燃烧燃料 烟气一氧化碳百分比 水流速度 插入点放在四个传感器温度 蒸汽质量流量 水保温 质量流量的排污 水流重 汽包压力 喷水温度 引水温 锅炉效率 过量空气计算 锅炉热功率 燃料质量流量 燃气流量 在燃烧室出口燃烧气体温度 结渣的因素 燃烧室热负荷 蒸汽质量流量 空气损失量 燃料损失量 图6 （ a ）锅炉效率（ b ）和燃料质量流量 Fig.6(a)Boiler efficiency(b)and fuel mass flow 图7在炉膛出口燃烧气体温度（ a ）和质量流量（ b ） Fig.7 Combustion gas temperature(a)and mass flow(b)at the furnace chamber outlet 图8 锅炉汽包的加热和冷却： （a） 温度和压力的历史（ b ）在锅炉启动时热负荷和压力分布。 Figure 8 Boiler heating and cooling: (a) the history of temperature and pressure (b) start in the boiler heat load and pressure distribution. 图9锅炉汽包降交界处：（a）应力集中点（点P）和（b）周向应力 Figure 9 down at the junction of boiler drum: (a) stress concentration point (point P) and (b) circumferential stress 计算机在在线检测下，并绘出图形，进行监测选定的参数，结渣的因素确定方程（ 16 ）取决于清洁燃烧炉墙和范围从0.5至0.72 。 5 强度条件的控制 对210锅炉下降管强度进行计算，考虑锅炉汽包加热/冷却速度，确保压力平衡210锅炉加热和冷却在图8（a）中显示。 计算的温度和应力场进行了一个边缘降。锅炉汽包材质是K22M钢，其外径一千八百八十零毫米和壁厚90 mm.Downcomers与外直径102毫米，壁厚6毫米考虑到这些因素，鼓饱和压力才能确定，根据温度的变化（图8（a）项）。 减少内部的热负荷，启动锅炉是在图8 （ b ）项。锅炉鼓降交界处周向应力的变化是在图（a），锅炉汽包内表面点应力变化图（ b ）证明，锅炉启动和关闭最大应力点的应力约束低于允许值，计算表明，如果制造锅炉汽包加热和冷却率超过建议值，没有超过允许应力和不会造成造成不稳定的水循环。锅炉启动和关闭程序是一个重要组成部分，即锅炉汽包不能超过允许温度变化的最小和最大值，分析这一数字表明，在最初的热化阶段，允许利率上升是由于承担锅炉启动程序.开始启动过程中，密集的蒸汽冷凝发生在锅炉汽包中。 图10 210锅炉的锅炉汽包升温速率和压力 Figure 10 210 boiler drum boiler heating rate and pressure 6 结论 基于计算机的性能监控锅炉系统基于锅炉在线检测的模式，检测温度，压力，热通量，流量。这些数据被用来进行传热分析，以便控制蒸发器，电炉，以及流量等。为了控制水循环，流量计安装在210锅炉两下降管中，并在此基础上计算水流通.测量水的速度，最大允许压力，变化中的蒸发器，防止水蒸汽停滞 ，分析强调锅炉运行可得出结论，如果锅炉汽包超过制造商建议的加热和冷却利率，但不能超过允许压力.利用有限元方法，由210锅炉下降管的压力分析，人们可以看到，锅炉汽包在在一个允许的速率v=2K/min和冷却速率在v=2K/min，温度差异，达到约60 K,超过制造商的允许标准.这是由于启动过程，锅炉汽包只是部分装满了水。该系统开发的监测热流量和强度，通过适当的分配空气锅炉可提高锅炉效率，使气体排放和粉煤灰等可燃元素不超过允许值。此外，该系统可定期确定以下参数：燃料质量流量，空气流通，烟气流动，烟气温度.它允许评估燃烧室一定程度的污染. 燃烧室结渣因素，计算和测量锅炉质量效率。改变水的质量流量，以并改变排烟温度，第二阶段的蒸汽过热器，可以形成根自动激活系统的炉渣和鼓风机。高精度测量水冷壁热负荷，锅炉燃烧水冷壁温度变化（燃烧和烟气温度监测）。测量结果也可用于控制的流通汽水和内表面沉积的规模，对水冷壁检测.可用于燃烧室分析。 附录B 外文文献