基于計算機的電廠鍋爐監控系統外文翻譯、中英文翻譯、外文文獻翻譯

基于計算機的電廠鍋爐監控系統外文翻譯、中英文翻譯、外文文獻翻譯,基于,計算機,電廠,鍋爐,監控,系統,外文,翻譯,中英文,文獻 附錄A 譯文 基于計算機的電廠鍋爐監控系統 J Taler1, BWeglowski1, W Zima1*, P Duda1, S Gradziel1,T Sobota1,A Cebula1,and D Taler2 工藝和電力工程研究所，克拉科夫大學，波蘭 AGH科技大學，波蘭 接受時間：2007.2.2， 公布時間（經修改）2007.10.24 摘要 以計算機為基礎的鍋爐性能監測系統的開發，首要進行熱工計算，測量各種溫度，熱通量，壓力和燃料，分析數據，這些數據被用來進行傳熱分析，以便控制蒸發器，電爐，以及流量等。 一個新的工藝技術熱通量管，用來確定所吸收的熱通量。通量管安裝在不同級別的鍋爐中，其工作條件類似于水墻管。熱通量測量燃煤蒸汽鍋爐是目前比較好的選擇。 鍋爐負荷是變化的，水循環必須不能超出一定范圍。迅速增加的壓力可能會導致水因過渡沸騰而使水冷壁無法保護爐墻，而迅速下降的壓力，導致鍋爐系統中的鍋爐蒸發器所有要素迅速下降。這兩種情況下會導致水循環流動停滯 ，導致管道開裂。兩個流量計組裝在210（蒸汽能力 210X103千克/小時）鍋爐自然水循環過程中進行。根據這些測量，壓力改變時鍋爐過熱器最高速度應被限制。 根據實時計算，燃燒室可以實時確定需要多少熱流量轉移到電站鍋爐蒸發器。此外， 表面清潔度，選擇性吹灰，也可用在具體的問題中介紹。鍋爐監控系統也提供詳細的鍋爐效率的變化和經營狀況，在后一階段對特定吹灰序列進行分析和優化。 本文還分析了在啟動和關閉的鍋爐時，鍋爐氣鼓中的壓力 關鍵詞：電站鍋爐，熱通量的測量，蒸發器，水循環，性能和熱應力監測 1 緒論 電站鍋爐關閉和啟動進程，以及鍋爐負荷的變化過程中，不容許鍋爐應力超過限制，而至關重要的是水循環要時刻保持著。迅速增加的壓力可能會導致水因過渡沸騰而使水冷壁無法保護爐墻，而迅速下降的壓力，導致鍋爐系統中的鍋爐蒸發器所有要素迅速下降，這兩種情況下會導致流動停滯水循環中的蒸發器，導致管道開裂。因此，在210（鍋爐容量為 210X103千克/小時的生活蒸汽，9.8兆帕的壓力和530到545的溫度）鍋爐自然水循環過程中要組裝兩個流量計。根據水循環參數確定一個鍋爐蒸發器的最大壓力。 控制的主要任務是鍋爐負荷變化限制在標準范圍內。比如說鍋爐汽鼓，特別是汽鼓和鍋爐管道的連接處，特別要強調在這些連接處，同等的分配壓力，因為他們在很大程度上，對鍋爐汽包的加熱和冷卻率有影響。鍋爐制造商建議的具體加熱和冷卻率是有所保留的，鍋爐汽鼓，往往可能是比建議的大些。通過提高利用率的這種方法，鍋爐瞬變的時間可縮短。 監測的任務還包括鍋爐監測范圍內很多的其他參數，包括影響其效率和安全性的參數。目前提出了一種系統，可以在線監測的運行條件下的蒸發器。其基本內容是一套原始熱通量管用來確定溫度和熱負荷分布的高度鍋爐燃燒室。重要的是檢測正常運行的蒸發器和燃燒室。所得結果也可以用來監測流通水蒸汽混合物和沉積物在水冷壁管內表面的沉積多少。該系統輔以測量蒸汽水的流量，控制循環系統，鍋爐的在線模式也應考慮到由于系統的可變性，可能會導致空氣過量的問題，這直接影響鍋爐效率。其解決的辦法，可減少相應的供給，如鼓風量和相應開關的開通量，同時利用熱通量管設在不同的層次?？諝夥峙鋺_保排放的氮氧化物和內含易燃物、內含容粉煤灰低于允許的水平。那個正確的估計程度的結渣中的鍋爐燃燒室也非常重要。時間變化的分庭墻結渣系數，隨著變化的水體流向 ，其它系統可可根據程序自動激活并運行，包括送煤機、除渣機和鼓風機。 比較，計算和測量過熱蒸汽質量流量，燃燒室壁平均結渣一定程度的時間。這樣吹灰器可以充分自動化的運行在一個燃燒室，因此也會充分使用吹灰器并增加水冷壁壽命。在線計算燃燒室實時熱流量，其流量是轉移到電站鍋爐蒸發器?；谀芰科胶?，計算電站鍋爐蒸發器的過熱蒸汽質量流量。 一些調查人員已促成各種方面的熱性能和剩余壽命理論研究來監測發電廠。檢測熱信號的在線檢測被許多論文中被認可[5，6]，用于在線檢測疲勞退化程度的有限元的疲勞監測系統顯示在參考[7]，文件[ 8 ]介紹了實際已經執行部分在線監測的發電廠。 2 熱負荷測量燃燒室壁 由于測量高溫煙氣時有很多困難的，鍋爐燃燒室在熱負荷運行，對其檢測，用測溫用儀器如圖1。熱負荷的密度吸收熱通量，其定義是：同比熱流量吸收爐墻表面積熱量，溫度測量器的插入前端（如圖1中1處），溫度測量選擇四個鎳鎳鉻熱電偶（外直徑鞘相當于1毫米） ，放置在洞內，插入到平行軸，避免錯誤造成的熱傳導沿軸的滑動空隙流出。這種分配原因是溫度保持不變， 20毫米寬槽，是溫度計所在，是涵蓋了3毫米耐熱金屬板材，預防被焚燒（圖1）。中心被填充20g鋼，導熱系數K的確定 K(T)=53.26-0.0235684TW/(mk) （1） 插入是否能夠安全工作，計算方法采用有限元方法演算。平均壓力假設為P=11 MPa和系統的溫度被假設為T=370攝氏度，利用軟件，參考[10] 可等于118兆帕的壓力，而最大應力在假定負荷等于73兆帕。因此，最大應力低于允許值。圖中Ⅰ，我水冷壁管;Ⅱ， 離心管;Ⅲ，耐熱金屬薄膜覆蓋;Ⅳ，管以外的鍋爐，以及1-5個位置 圖1 熱負荷測量。 Fig.1 Heat load measuring inser 2.1 熱負荷能力說明 為了確定水冷壁熱負荷的供給，溫度T1、T2、T3、和T4四點測得測量值。熱分布計算使用方法為有限容量的CFD軟件[ 11 ]。平均溫度差 （2） 由于對稱性的溫度測量器插入，只有插入一半的截面，插入表面的密度變化的熱通量取決于結渣因子C ，其中的變化顯著的位置。插入表面上的分散熱通量密度接近使用步驟線。后表面插入和管完全絕緣。管的內表面屬于第三種邊界條件，需要的知識有熱傳熱系數A和平均溫度等假定，熱負荷可以表示為一個函數的測量溫度差 （3） 其中溫差有公式2獲得。 溫度T1、T2、T3、和T4四點計算使用CFD軟件[ 11 ]在熱負荷q及傳熱系數和溫度介質假設的前提下Tm為320度。結果的數值計算 近似使用的功能（ 3 ）通過最小二乘法。常數A和B ，其中取決于傳熱系數A對內表面的插入深度。 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 分析的變化，證明，傳熱系數A的內表面的管道有一個輕微影響熱負荷值q。這略微令人吃驚的結果可以解釋事實上，當值的減小，導致溫度通過厚度的壁。同時，減少系數原因增加了插入溫度對一側的爐，而這反過來又造成減少熱傳導k確定由方程（ 1 ）和增加的溫度通過減少厚度的墻。這兩個相反的現象。 （4） 方程（ 4 ）得出的假設，即插入的內部表面是干凈的，沒有殘留的低導熱系數（鍋爐規模或鐵的氧化物）的表面。如果內部表面插入覆蓋規模沉積，然后增加插入溫度前表面，反過來又造成增加周圍熱流在減少。為了證明正確的熱負荷q在測量時，當插入內表面上沉積特征的規模使低導熱系數積累，計算溫度分布，插入清潔內表面和骯臟的內表面那樣，用流利溫度測量器插入位于十五點四米水平的正面墻上密度吸收熱通量流Q計算 運用這些數據，一是插入時沒有任何沉積物，另一個是有一點厚度的沉積物d=0.5毫米，兩者進行比較，計算如下 （6） 表1在橫截面的特征點的溫度 Table 1 Temperatures at the characteristic points of thecross-section 溫度 無沉積物溫度 標準溫度 有沉積物溫度 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 分析結果證明，標準溫度相對與有沉積物的溫度更接近與無沉積物的溫度，假設有沉積物溫度為T，根據公式4密度的熱流Q計算 （7） 所獲得熱負荷價值和公式6所的結果非常的相似q=220135.9W/m2 沉積物對熱負荷的測量沒有不良影響。 2.2 熱負荷測量 所描述的傳感器被安裝在210鍋爐的燃燒事的水冷壁的前端，4個傳感器安裝在不同的高度，12.6，15.4，19.3，23m。實時計算，傳感器的熱負荷Q可以顯示在監視器上。熱負荷的參數連續函數如圖2（a）。分析數字證明，最高值出現的熱負荷略高于刻錄機. 受影響最大的是在15。4米處。如圖2（b）選定的測量和計算結果：（a）測量溫度的歷史和熱負荷計算的測量插入位于高度為15.4米，和（ b ）熱載荷分布1 - 4 測量刀片，第一和第二兩排燃燒器位置，分別在高度為10.4和12.6米。 圖2（a）溫度和熱流量隨時間變化圖，（b）傳感器高度和熱流量關系 Fig 2 (a) temperature and heat flux variation with time, (b) the sensor height and the relationship between heat flux 3 鍋爐水循環系統的測量 鍋爐的啟動和關閉過程，以及鍋爐負荷的變化中，不超過允許應力，而水循環基本維持在一定的范圍，迅速增加的壓力可能會導致水因過渡沸騰而使水冷壁無法保護爐墻，而迅速下降的壓力，導致鍋爐系統中的鍋爐蒸發器所有要素迅速下降。這兩種情況下會導致水循環流動停滯 ，導致管道開裂。210鍋爐實際水循環中水流率連續測量兩次（從總的10 ）。降液管的外徑二百七十三毫米和壁厚25 mm。流量計安裝在高度為10.5和11.5 m處。在穩態鍋爐運行（鍋爐效率之間波動180-210X103 千克/小時）,和流通計算分析如圖，速度在下降管中介于1.6和1.8米/秒，而流通比率約為8到9。在此基礎上測量水的流量及其變化范圍，允許的最大壓力變化率被確定為的DP / dt的蒸發器（以避免停滯的水循環蒸發器） 。測量水的流速（1.6到1.8米/秒）和壓力p =10.79兆帕，開始的時候，的允許壓力應降低到范圍從0.023到0.027兆帕/ s（圖4 （ a ） ） 。因制造商的建議在鍋爐汽包降低壓力，定為2K/分。 圖3測量水流速度 Fig 3 Measured water velocity histories 圖4 減壓比例： （a）允許壓力降率近似值以及（b）時間與壓力下降率之間的關系 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 壓力降低率的測量目的是蒸發器中的水循環圖4（b） 。分析證明，如果加熱鍋爐汽包和冷卻速度不超過制造商建議，就沒有不穩定的風險。 4 熱工檢測 下面談論的鍋爐效率的缺陷，燃料和生活蒸汽大規模流動以及爐結焦的因素是討論的細節。當煤燃燒，一小部分的灰會造成沉積，高溫結渣是為熔融形成，部分熔融沉積爐墻壁和其他表面。污染影響對流換熱吸收，如過熱器和再熱器，渣和污染關鍵是影響燃煤電站鍋爐可靠性和可用性。然而，鍋爐表面存在的渣僅是一小部分，沉積是多方面的，污染以間接的形式影響高蒸汽和煙氣溫度，它們所造成的低質量流量飽和蒸汽由蒸發器溫度進入對流表面，造成溫度過熱蒸汽增加，并保持恒定的高溫度的，所以鍋爐必須定期除渣，例如，煙氣溫度離開煙囪過熱，就應該開始吹灰，吹氣時，達到一定壓力值，說明已經結渣和污染狀況，但這些跡象可能造成一定錯誤，墻吹灰器是最常用的一個除渣工具，每天一次和三次，后者使用頻率可能是令人驚訝。必須最大限度地吸收熱量，以防止有時再熱蒸汽溫度過熱。基于計算機的鍋爐性能監控，在爐膛和對流表面檢測溫度，壓力，流動和氣體分析的數據被用來執行傳熱分析爐膛和對流，由測量值說明表面清潔度，風機順序可根據實際優化，清潔的要求，而不是固定時間，鍋爐監控系統還提供細節的變化，鍋爐效率和吹灰條件，可事后分析與優化。 4.1 鍋爐效率 鍋爐效率的計算采用在線模式。注意鍋爐效率隨時間的變化，可以改變參數，如質量流量，空氣供應，以提高效率，確定熱效率首先是基于熱值和煤量。 （8） 介質全部熱量（水和水蒸汽），隨煤和空氣進如鍋爐的熱量，損失的熱量。 （9） 損失有以下集中一，干煙氣損失;二，未燃盡氣體損失;三，可燃的煤粉煤灰;四，燃燒爐底灰;五，輻射和下落不明的損失;六，合理的熱損失在爐底灰。 4.2 燃料質量流量和蒸汽爐膛結渣的因素 穩定狀態條件基于鍋爐效率評估在線模式下，煤炭質量流量將取決于鍋爐熱效率如圖5（ a ） 圖5控制質量和能量平衡 Fig 5 to control the quality and energy balance （a）鍋爐： 1 ，鍋爐; 2第一階段過熱; 3 ，第二階段過熱; 4 ，最后過熱; 5第一階段保溫; 6 ，第二階段保溫 (b)鍋爐蒸發器： 1 ，滾筒; 2 ，下降管; 3 ，蒸發器; 4 ，水冷壁 ; 5 ，第一階段過熱; 6 ，第二次現階段過熱; 7 ，最后過熱; 8，第一次階段保溫; 9，第二階段保溫 （10） 經過一些變換方程，繼獲得公式 （11） 計算實際空氣流動的公式 （12） 質量和體積流量上根據煙氣計算出來的。方程（ 11 ）只適用于穩態條件下燃料質量流量，鍋爐蒸發器負荷從質量和能量平衡角度考慮，圖5（b） （13） （14） 由公式13和14得到 （15） 結渣C因子估方程 （18） 活蒸汽流量米計算利用方程（ 15 ），作為結渣因子c.取決于鍋爐孔板在出口流量實測流量 4.3燃料質量流量 蒸汽質量流量從鍋爐蒸發器開始，質量和能在量整個蒸發器多少可以控制，這是水和水蒸汽混合。 （17） （18） 結合質量守恒和能量守恒定律 （19） 從條件中饒了質量是確定的 （20） 計算熱流量是方程（19）是一個功能。計算燃料質量流量的情況，可以用非線性方程（ 20 ）解決，運用區間搜索或反復，例如，牛頓迭代法。 4.3 結果 基于計算機的在線監測系統，檢測鍋爐的性能，如上文所述安裝在210電站鍋輸入數據運行監測列于表2 。選定的結果與使用本系統中顯示圖6和7。 表2輸入數據和鍋爐運行檢測結果 Table 2 Input data and the results of monitoring powerboiler operation 數據 結論 蒸汽壓力 蒸汽溫度 空氣溫度 給水溫度 出口溫度煙氣 相對濕度 含氧量 凈熱值寬 在燃料灰分含量 煤粉燃燒燃料 煙氣一氧化碳百分比 水流速度 插入點放在四個傳感器溫度 蒸汽質量流量 水保溫 質量流量的排污 水流重 汽包壓力 噴水溫度 引水溫 鍋爐效率 過量空氣計算 鍋爐熱功率 燃料質量流量 燃氣流量 在燃燒室出口燃燒氣體溫度 結渣的因素 燃燒室熱負荷 蒸汽質量流量 空氣損失量 燃料損失量 圖6 （ a ）鍋爐效率（ b ）和燃料質量流量 Fig.6(a)Boiler efficiency(b)and fuel mass flow 圖7在爐膛出口燃燒氣體溫度（ a ）和質量流量（ b ） Fig.7 Combustion gas temperature(a)and mass flow(b)at the furnace chamber outlet 圖8 鍋爐汽包的加熱和冷卻： （a） 溫度和壓力的歷史（ b ）在鍋爐啟動時熱負荷和壓力分布。 Figure 8 Boiler heating and cooling: (a) the history of temperature and pressure (b) start in the boiler heat load and pressure distribution. 圖9鍋爐汽包降交界處：（a）應力集中點（點P）和（b）周向應力 Figure 9 down at the junction of boiler drum: (a) stress concentration point (point P) and (b) circumferential stress 計算機在在線檢測下，并繪出圖形，進行監測選定的參數，結渣的因素確定方程（ 16 ）取決于清潔燃燒爐墻和范圍從0.5至0.72 。 5 強度條件的控制 對210鍋爐下降管強度進行計算，考慮鍋爐汽包加熱/冷卻速度，確保壓力平衡210鍋爐加熱和冷卻在圖8（a）中顯示。 計算的溫度和應力場進行了一個邊緣降。鍋爐汽包材質是K22M鋼，其外徑一千八百八十零毫米和壁厚90 mm.Downcomers與外直徑102毫米，壁厚6毫米考慮到這些因素，鼓飽和壓力才能確定，根據溫度的變化（圖8（a）項）。 減少內部的熱負荷，啟動鍋爐是在圖8 （ b ）項。鍋爐鼓降交界處周向應力的變化是在圖（a），鍋爐汽包內表面點應力變化圖（ b ）證明，鍋爐啟動和關閉最大應力點的應力約束低于允許值，計算表明，如果制造鍋爐汽包加熱和冷卻率超過建議值，沒有超過允許應力和不會造成造成不穩定的水循環。鍋爐啟動和關閉程序是一個重要組成部分，即鍋爐汽包不能超過允許溫度變化的最小和最大值，分析這一數字表明，在最初的熱化階段，允許利率上升是由于承擔鍋爐啟動程序.開始啟動過程中，密集的蒸汽冷凝發生在鍋爐汽包中。 圖10 210鍋爐的鍋爐汽包升溫速率和壓力 Figure 10 210 boiler drum boiler heating rate and pressure 6 結論 基于計算機的性能監控鍋爐系統基于鍋爐在線檢測的模式，檢測溫度，壓力，熱通量，流量。這些數據被用來進行傳熱分析，以便控制蒸發器，電爐，以及流量等。為了控制水循環，流量計安裝在210鍋爐兩下降管中，并在此基礎上計算水流通.測量水的速度，最大允許壓力，變化中的蒸發器，防止水蒸汽停滯 ，分析強調鍋爐運行可得出結論，如果鍋爐汽包超過制造商建議的加熱和冷卻利率，但不能超過允許壓力.利用有限元方法，由210鍋爐下降管的壓力分析，人們可以看到，鍋爐汽包在在一個允許的速率v=2K/min和冷卻速率在v=2K/min，溫度差異，達到約60 K,超過制造商的允許標準.這是由于啟動過程，鍋爐汽包只是部分裝滿了水。該系統開發的監測熱流量和強度，通過適當的分配空氣鍋爐可提高鍋爐效率，使氣體排放和粉煤灰等可燃元素不超過允許值。此外，該系統可定期確定以下參數：燃料質量流量，空氣流通，煙氣流動，煙氣溫度.它允許評估燃燒室一定程度的污染. 燃燒室結渣因素，計算和測量鍋爐質量效率。改變水的質量流量，以并改變排煙溫度，第二階段的蒸汽過熱器，可以形成根自動激活系統的爐渣和鼓風機。高精度測量水冷壁熱負荷，鍋爐燃燒水冷壁溫度變化（燃燒和煙氣溫度監測）。測量結果也可用于控制的流通汽水和內表面沉積的規模，對水冷壁檢測.可用于燃燒室分析。 附錄B 外文文獻