基于具有明显测量误差的辐射图象的二维炉膛温度分布？…

采用辐射图象处理进行二维炉膛温度分布重建是一个典型的逆问题。由一个数字代摄像装置（ＣＣＤ）镜头获取的信息重建温度场会使重建结果对误差过于敏感。本文采用４个ＣＣＤ镜头来获取更多有效信息,将温度分布重建问题转化为一种线性规划求解问题。通过给定温度的范围来加强对问题的约束,并采用一种内点法算法建立了一种二维炉膛温度分布重建和快速特征识别方法。对单峰和双峰温度分布的计算结果表明,此方法可以显著提高整个系统     

光学厚度对大型炉膛三维温度场重建的影响分析

由于工业炉膛的大尺寸以及炉内介质的消光作用，从火焰图像中重建炉膛内三维温度场时，光学厚度是一个重要的影响因素。文中通过建立的辐射成像模型，根据CCD摄像机得到的火焰温度图像，用Tikhonov正则化方法重建炉膛三维温度分布。针对一台10m′10m′20m的大型炉膛，给出了不同的光学厚度下三维温度场的重建误差，并考虑测量误差、介质辐射参数分布、壁面辐射对炉内温度场重建的影响。结果表明：当光学厚度在1~15范围之内，炉内三维温度场的重建结果较好。     

燃烧火焰温度测量法的实验研究

在对二维炉膛温度重建方法的基础上,提出了采用数字摄像装置(CCD),从火焰辐射传递方程入手,将温度分布重建问题转化为线性规划的求解,应用MATLAB图像处理工具箱,建立一种二维炉膛温度分布重建和快速特征识别的新方法.实验结果表明,该方法能满足不同环境下实际测量的要求.     

基于具有明显测量误差的辐射图象的二维炉膛温度分布重建和快速特征识别研究

采用辐射图象处理进行二维炉膛温度分布重建是一个典型的逆问题。由一个数字代摄像装置 (CCD)镜头获取的信息重建温度场会使重建结果对误差过于敏感。本文采用4个CCD镜头来获取更多有效信息 ,将温度分布重建问题转化为一种线性规划求解问题。通过给定温度的范围来加强对问题的约束 ,并采用一种内点法算法建立了一种二维炉基金项目 :国家自然科学基金资助项目 ( 5960 60 0 7)膛温度分布重建和快速特征识别方法。对单峰和双峰温度分布的计算结果表明 ,此方法可以显著提高整个系统在辐射图象具有明显测量误差情况下的重建精度 ,满足实际应用的要求。该方法很容易推广到电站锅炉炉膛三维温度场重建及其它领域的应用中。     

基于炉内三维燃烧检测的蒸发系统分布参数建模

利用炉内三维燃烧工况实时可视化检测系统获得的炉内烟气三维温度分布及炉膛辐射能信号,计算炉内水冷壁二维表面非均匀辐射热流分布。以此作为边界条件,建立锅炉蒸发系统分布参数动态模型,反映壁面热流密度、壁面温度、质量含汽率、质量流速等热力参数在蒸发受热面上的动态分布,以及汽包压力、水位、出口蒸汽流量的动态变化。对模型中与对象有关的两个主要参数——汽包出口流量方程系数和炉内烟气等效射线长度,进行了辨识计算,以适应大范围负荷变化的需要。     

基于辐射图象处理的炉膛燃烧三维温度分布检测原理及分析

采用数字化摄象装置从电站锅炉炉膛第三级燃烧空间摄取燃烧辐射圈象时，所得到的二维灰度分布图象实质上是燃烧介质的三维辐射能量通过光学成象的方式在图象传感器（如CCD靶面）二维平面上的某种累积效应，以此原理为基础，本文建立了二维辐射国象和三维辐射能量（温度）分布的数学关系式，并从比色测温法入手，从理论上解决了其中难度较大的从幅射能转换到图象灰度的定量关系问题，使得这种方法变得简单易行。最后对这种方法实施的可行性进行了分析，并讨论了改进测量精度的途径。这种方法容易推广到内燃机燃烧、航空发动机燃烧等场合的三维温度分布检测中。     

多波长辐射反问题重建燃烧一维温度分布

为了获得炉膛燃烧一维温度场,首先建立以二氧化碳和水蒸气为主的燃烧介质内一维辐射能传递模型,进而依据该模型,并结合二氧化碳和水蒸气的辐射特性参数的计算式,建立由边界处的辐射强度反演沿途火焰和介质一维温度分布的多波长辐射反问题.数值实验中利用BFGS算法求解此反问题获得燃烧的一维温度分布.数值实验的误差结果表明,此方法获得的重建一维温度分布整体及各段落温度值的相对误差均在10％以内,反演效果良好,能满足工业上的精度要求.     

三维炉膛温度场重建中病态矩阵方程的求解研究

在利用CCD摄像机所拍摄到的辐射能图像进行三维炉膛温度场重建过程中，会涉及到大型病态矩阵方程的求解问题，一般的求解方法得不到满意的结果。文中采用LSQR算法(least square QR-factorization)对三维温度场重建中的病态矩阵方程进行求解研究。结果表明，对于病态问题，LSQR算法具有较好的数值稳定性和抗测量误差能力强的优点，适于大型电站锅炉燃烧温度场特别是高温区的重建；且计算效率高，重建时间短，显示了其在温度场在线重建方面的潜力。     

两种辐射温度图象监测方法的模拟比较分析及其适用性评价

该文对双色法和单色法两种辐射温度图像检测方法进行了深入的计算比较分析，计算结果表明，尽管假定炉膛内介质的辐射特性是灰性的，但由于在边界通过成像方式检测到的单色辐射能受到边界反射的影响，沿用灰性物体所遵循的辐射光谱特性进行温度计算的结果会很离奇。即使如此，将双色高温计参考温度测量方向尽量指出系统的最高温度区域，采用单色法检测温度分布曲线还是基本合理的。由于彩色图象处理器件中能够分配给三原色各自的存储单元有限，而且火焰温度变化范围较宽，三原色信号之间相差悬殊，采用红、绿、蓝三原色信号之间的比值计算温度图象的简化双色法适用范围受到限制。最后，提出了一种综合双色法和单色法辐射温度图象检测方法各自优点的新方法。     

声学锅炉二维温度分布测量方法及仿真分析

介绍了声学锅炉二维温度分布测量方法的基本原理。论述了一种利用信号互相关分析方法计算声波在锅炉内的传播时间,在此基础上利用最小二乘算法重建炉膛断面温度场,进行了温度场重建仿真。对声学法锅炉二维温度分布测量技术存在的一些问题进行了分析和讨论。     

燃煤锅炉中火焰黑度的在线检测与分析

在大型电站燃煤锅炉中，辐射是最主要的换热方式，研究煤粉燃烧火焰的黑度（辐射率）对炉内的辐射传热计算有着非常重要的作用。该文提出用彩色摄像机的RGB函数测量火焰黑度。当用彩色CCD摄像机摄取煤粉炉内火焰辐射图像时，实际上获得的是红、绿、蓝三基色波长下的单色辐射图像。基于Wien辐射定律和辐射图像处理技术可以从3幅单色辐射图像中检测到燃粉锅炉中火焰的黑度。该检测方法用黑体炉进行标定。在3种负荷工况下，对两台燃煤锅炉的检测结果表明：沿炉膛高度方向，燃烧器区域的火焰黑度最大，炉膛上部的火焰黑度较小；灰份含量较高的煤，其燃烧火焰黑度较大；当负荷变大时，火焰黑度也随之增加。     

炉膛内断面温度场与辐射参数同时重建实验研究

在电站燃煤锅炉中,可以通过检测边界辐射信息重建炉内的温度场,炉内介质辐射参数则根据MIE理论分析得到。该文提出用CCD拍摄炉内火焰辐射图像,通过黑体炉标定得到火焰辐射强度图像和辐射温度图像,用正则化方法从辐射温度图像中重建介质温度场,介质辐射参数从辐射强度图像中更新,两者交替迭代,直到收敛。在1台300MW机组燃煤锅炉上开展了实验研究,给出了4种负荷工况下炉内介质辐射参数与断面温度场的重建结果。     

Simulation of one-sided heating of boiler unit membrane-type water walls

This study describes the results of simulation of the temperature field and the stress-strain state of membrane-type gastight water walls of boiler units using the finite element method. The methods of analytical and standard calculation of one-sided heating of fin-tube water walls by a radiative heat flux are analyzed. The methods and software for input data calculation in the finite-element simulation, including thermoelastic moments in welded panels that result from their one-sided heating, are proposed. The method and software modules are used for water wall simulation using ANSYS. The results of simulation of the temperature field, stress field, deformations and displacement of the membrane-type panel for the boiler furnace water wall using the finite-element method, as well as the results of calculation of the panel tube temperature, stresses and deformations using the known methods, are presented. The comparison of the known experimental results on heating and bending by given moments of membrane-type water walls and numerical simulations is performed. It is demonstrated that numerical results agree with high accuracy with the experimental data. The relative temperature difference does not exceed 1%. The relative difference of the experimental fin mutual turning angle caused by one-sided heating by radiative heat flux and the results obtained in the finite element simulation does not exceed 8.5% for nondisplaced fins and 7% for fins with displacement. The same difference for the theoretical results and the simulation using the finite-element method does not exceed 3% and 7.1%, respectively. The proposed method and software modules for simulation of the temperature field and stress-strain state of the water walls are verified and the feasibility of their application in practical design is proven.     

炉膛辐射传热数学模型及其仿真

为了准确计算炉膛内的辐射传热量，以辐射传热计算的假想面模型为基础，把锅炉炉膛沿高度方向分区，以炉膛内的燃烧与辐射传热过程为研究对象，建立了比较精确的炉内传热一维集总参数模型，推导出计算真实壁面和假想壁面有效辐射力的矩阵表达式，然后通过求解介质的能量方程，获得了炉内的一维温度分布以及各区段水冷壁的吸热量和热流密度。模型可以实现传热与燃烧子模型间的耦合求解，只需根据锅炉运行的外部参数便可实现炉内传热的自动计算。计算结果与其它文献三维模型的预测值非常一致，但由于模型采用了一维简化处理，收敛较快，可以满足电站实时仿真计算的需要。     

炉膛火焰温度场重建非线性优化算法研究

随着数字图像处理技术的发展，使得利用面阵CCD进行电厂锅炉炉膛温度测量成为可能，该文分析了基于火焰辐射图像的炉膛温度场的测量原理，建立了针对测试系统和测量对象的非线性优化数学模型，提出了一种非线性寻优算法，最后在某电厂锅炉进行了验证性试验，并给出了实验结果，结果表明，这种测试方法方便可行，具有一定的应用前景。     

基于数字图像处理的温度检测算法研究

介绍了基于数字图像处理的温度检测技术原理。针对神经网络温度计算法在计算煤炉的温度时存在较大误差问题，提出用最小二乘法和改进输入的神经网络法计算温度。这两种算法以彩色CCD摄像机输出的三基色之间的比值为自变量或输入量，更好地体现了比色测温原理，因此能较好地消除在实际测温过程中黑度系数、烟尘和火焰脉动对计算结果带来的影响。通过在煤炉上的实验表明，这两种方法的计算精度均高于原神经网络法的精度，而改进输入的神经网络温度算法的计算精度略高于最小二乘法的计算精度，而最小二乘法更加简单实用。     

基于逆向蒙特卡罗法的煤粉炉内辐射能传递计算

针对求解煤粉炉内辐射能传递方程时遇到的大辐射源小接收体现象所带来的时间复杂度问题，提出使用三维逆向蒙特卡罗法来提高求解精度和收敛速度。通过从炉内混合介质到辐射能传感器的辐射投影强度的逆向模拟计算，求解了炉内介质的辐射特性参数，并分析了炉内介质辐射特性的变化与辐射能之间的对应关系，计算结果表明该方法能够节省计算时间并提高计算精度。辐射能传递计算的结果给出了300MW煤粉炉内辐射能信号光谱分布曲线，并显示了炉内辐射能随介质物理特性的变化关系曲线，为基于辐射能信号的锅炉燃烧诊断研究提供了理论依据。     

电站锅炉受热面高温积灰的数值模拟

针对某电站锅炉的炉内过程进行数值模拟。以加拿大过程仿真公司开发的软件为基础，运用流体、化学、能量和辐射模型仿真炉膛内部的燃烧过程；运用辐射和对流换热模型仿真沿水平烟道的过热器热交换过程。通过对温度场和速度场的模拟计算，揭示锅炉炉内和高温受热面处的实际情况。仿真结果显示，温度场和速度场造成了受热面的高温积灰，仿真结果得到了实验验证。