声学测温技术在电站锅炉中的应用研究

为了实现炉膛温度场实时在线监测,首次在国内某电厂600 MW机组锅炉上进行了多路径声学测温系统的安装调试。结果表明:基于相位变换加权的互相关算法,可以有效去除冷态条件下炉膛强混响影响,准确得出声波飞渡时延估计值;验证了该系统的稳定性和可靠性;声学测温系统将电站锅炉的燃烧情况可视化,有助于确保锅炉的安全经济运行。     

锅炉承压管泄漏双曲面定位的遗传算法优化

电站锅炉"四管"泄漏的精确定位对于火电机组的安全、经济运行具有极其重要的意义。该文建立了双曲面定位模型并给出炉膛内平面四元阵列的测点分布,泄漏定位实验表明通过极大似然(maximum likelihood,ML)广义互相关对能取得非常稳定和尖锐的时间估计峰值,频域信噪比函数能较好地抑制炉膛强背景噪声的影响。为了避免初值猜测与远场假设,采用遗传算法:十进制浮点编码,非均匀高斯变异算子,进行双曲面方程组定位解的全局性概率搜索。对比遗传算法和拟牛顿法的双曲面方程组优化,表明遗传算法的优化误差略小于拟牛顿法,具有稳健性和高精度,但其需要较长的收敛时间。时延估计误差对定位影响很大,时间迟延误差不大于0.1ms,平面四元阵列空间坐标定位误差保持在1m之内从而满足精确定位的要求。     

氧化锌避雷器泄漏电流的全相位FFT分析

通过检测氧化锌避雷器泄漏电流,经过谐波分析提取泄漏电流基波和各次谐波参数,依据电流阻性分量可判断该装置在电网中的运行情况。为解决快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时数据截断引起数字信号处理性能下降的问题,选用一种考虑包含某样点所有可能数据截断情况的全相位FFT分析方法,再基于此分析方法选用全相位时移相位差校正算法,同时利用窗谱函数推导出校正公式。仿真结果表明,该算法对比基于FFT的比值公式校正算法在无噪和有噪(50 dB)情况下谐波分析精度分别提高了4～5个数量级和1～2个数量级,且对相对小信号谐波分量的频率估计偏差不超过0.6 Hz,相位估计偏差不超过0.5°。该算法具有相位不变性和频谱泄漏抑制能力,实现了检测精度的提高和小信号参数的估计,并在泄漏电流检测系统中得到验证。     

基于广义互相关的供水管道泄漏振动信号时延估计器性能研究

针对供水管道泄漏振动信号低信噪比下时延估计器性能差的问题,利用仿真分析与实验验证相结合的方法,对互相关(CC),脉冲响应(ROTH)、平滑相干变换(SCOT)、维纳(WIENER)、相位变换(PHAT)和最大似然(ML)这6种时延估计器在供水管网泄漏声振动信号下的性能进行研究。首先,在不同噪声类型下分别研究了6种时延估计器随着信噪比的变化规律;然后,分析了不同信噪比下时延计器的噪声抑制性能;最后,将6种时延估计器应用于供水管道泄漏定位实验中,分析不同时延估计器产生的泄漏定位相对误差来比较他们的噪声抑制性能。仿真分析和实验验证表明,SCOT时延估计器在噪声抑制方面性能最优,基于SCOT时延估计器的供水管道泄漏平均相对定位误差为3.48%,Wiener时延估计器性能最差,平均相对定位误差为18.23%。     

基于Hilbert变换的广义时延估计算法

本文在研究广义相关时延估计算法的基础上,结合Hilbert变换的性质,提出了基于Hilbert变换的广义时延估计的算法,把以往通过峰值检测估计时延转变为过零检测估计时延.此法不仅具有抗噪和抗混响能力,而且有利于在相关峰值平坦的条件下提高精度,经仿真证明了此算法的有效性.     

基于加窗离散傅里叶算法的谐波分析初始相位敏感性研究

分析了初始相位敏感性产生的根源及影响初始相位敏感性大小的因素,并提出减小初始相位敏感性的方法以提高加窗离散傅里叶变换(DFT)算法的稳定性。理论分析和数值结果表明:初始相位的随机性会引入谐波幅值计算误差,但并不是所有的加窗DFT算法谐波分析都需要考虑相位敏感性;频率偏差一定条件下,初始相位敏感性大小由窗函数的旁瓣峰值电平决定,旁瓣峰值电平越低,初始相位敏感性越小,旁瓣峰值电平-58dB可以作为衡量窗函数是否需要考虑初始相位敏感性的参考值。实际工程中,可以通过增加采样长度的方法减小初始相位敏感性的影响。     

加窗傅里叶变换谐波检测算法及其插值改进研究

直接采用快速傅立叶变换(FFT)方法进行谐波分析无法避免栅栏效应和频谱泄漏现象,不能获得准确的各次谐波参数.为此,针对谐波检测的加窗傅里叶变换进行研究,应用插值算法对窗傅里叶变换进行改进,提出一种基于逐幅谐波消去法的插值.理论分析和仿真表明,该改进算法可有效地减少泄漏,降低噪声的干扰,精确地获得各次谐波的幅值和相位.     

电压不平衡度的加窗FFT快速测量方法

电压不平衡度是电能质量的重要参数之一,其准确测量一方面依赖于三相电压基波相量(幅值和相位)的精确估计,另一方面需要快速求取相序分量。但是,频谱泄漏和栅栏效应会严重影响电压幅值和相位的估计精度,而相序分量计算过程中的开方运算又降低了不平衡度测量的实时性。提出电压不平衡度加窗快速傅里叶变换(FFT)测量方法。首先采用加窗FFT实现三相电压相量的准确计算,然后根据几何原理将方均根计算简化为多项式计算,从而实现相序分量及电压不平衡度的快速测量。仿真结果表明,所提方法可以达到与GB/T 15543—2008推荐方法相同的精度等级。实际测量实验进一步验证了所提算法的有效性及可行性。     

基于Duffing系统与APES算法的DFIG定子匝间故障检测新方法

简要介绍了Duffing振子信号检测和幅度相位估计(APES)算法的原理,提出将Duffing振子信号检测与APES算法相结合的双馈感应风力发电机(DFIG)定子匝间故障检测新方法。利用Duffing振子参数敏感性及对背景噪声的强免疫性,根据相轨迹图变化判断是否存在待测故障特征,在此基础上结合APES算法确定故障特征的振幅,弥补了Duffing振子无法提供准确幅值的不足。仿真结果证明了所提方法的实用性和有效性。     

一种新的短突发传输系统频偏估计算法

考虑基于导频符号辅助调制频偏估计的相位模糊问题,提出了一种新的时域频偏估计算法。首先利用自相关算法思想可设计出一种消除复乘运算的部分互相关(PCC)算法;然后再利用基于蒙特卡罗仿真的解相位模糊算法,便可解决上述的频偏估计存在的相位模糊问题,即得到了适应大频偏的改进部分互相关(IPCC)算法。最后仿真结果表明,与已有的经典时域算法(即MM和AC)相比,在归一化频偏范围(-0. 5,0. 5)内,提出的IPCC算法具有最高的估计精度,而MM算法具有最差的估计性能,提出的IPCC算法具有线性的计算复杂度,而AC算法具有最高的计算复杂度。     

电站锅炉声学测温中时间延迟估计的仿真研究

为了在电站锅炉声学测温中获得准确的声波飞渡时间，针对强噪声环境下弱信号检测问题，研究了声信号的时间延迟估计。对从国内某电站锅炉采集的炉膛噪声进行了频谱分析和统计分析，认为炉膛噪声是以中心频率250~ 1000 Hz的低频燃烧噪声为主的类高斯噪声。指出了电站锅炉环境下几种传统的时延估计方法的不足，提出了一种基于高阶累积量的时延估计方法。在指数分布信号中加入实测炉膛噪声信号，设定不同的信噪比，分别对基于ML互相关方法和基于3阶累积量方法进行了100次蒙特卡罗时延估计仿真试验。结果表明，在较低的信噪比下，3阶累积量方法仍可以抑制非高斯信号中相关高斯噪声的影响。不仅为声学测温中的声波飞渡时间测量提供了指导，而且对基于时延估计的锅炉四管爆漏声源定位有一定的参考价值。     

电站锅炉中声学测温的试验研究

在国内某电厂的300MW机组锅炉上,利用炉墙上的观火孔,分别用扫频信号、白噪声信号和正弦信号进行了冷态下的声学测温试验。利用锅炉四管泄漏报警装置的测点,在电厂满负荷运行锅炉上进行了热态炉膛噪声测量和分析,发现炉膛噪声以频率为1000Hz以下的低频燃烧噪声为主,总声压级范围约为110～120dB。因此,当选用电动势声源时,建议使用频率范围为1K～10K的扫频信号,并适当缩短扫频周期和增大声功率。对声学测温技术的实际工程应用具有重要参考价值。     

锅炉折焰角水冷壁管空化沟槽造成爆管原因分析

报告了某超高压锅炉折焰角水冷壁管发生内壁过热腐蚀沟槽,造成水冷壁爆管的情况。沟槽及两旁有较薄的铁锈色氧化皮。通过对沟槽引起的爆管管段取样进行综合分析,排除了管材材质、传热过程等因素,最终认为是折焰角水冷壁管发生局部贴壁空化现象引起过热腐蚀。更换损坏的管段仍不是治本之策,建议从改变超高压锅炉折焰角形式设计等方面开展研究工作。     

宁夏中宁发电有限公司#2炉高温再热器爆管原因分析

针对宁夏中宁发电有限公司#2锅炉运行仅3000小时左右,高温再热器管在同一部位爆管2次进行综合分析,找出爆管的直接原因是由于锅炉安装过程中管内不慎落入异物,造成阻塞、工质流动不畅,锅炉运行时管子得不到充分冷却,管壁超温而引起长期过热爆漏。     

HG-220/100-YM10型锅炉漏风系数变化对机组热经济性的影响

针对燃煤锅炉炉膛和烟气系统运行时存在的漏风问题,阐述了HG-220/100-YM10型锅炉炉膛(含冷灰斗)、空气预热器冷热端漏风系数变化对机组热经济性的影响程度.通过定量分析和计算,认为锅炉漏风不但降低锅炉效率,而且增加送风机、一次风机和吸风机耗电量,增加受热面磨损,建议火力发电企业应重视节能降耗工作.     

大型循环流化床锅炉外置换热器运行特性分析

为掌握大型循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉外置换热器(fluidized bed heat exchanger,FBHE)的运行特性,在2台实际运行的300MW CFB锅炉上进行了运行特性测试研究,包括FBHE对CFB锅炉床温、汽温的调节及其传热特性的研究。结果表明:带FBHE的CFB锅炉炉膛温度沿炉膛高度分布比较均匀,且在60%锅炉最大连续蒸发量(boiler maximum continue rate,BMCR)以上运行时床温无明显变化,而无FBHE的CFB锅炉床温随负荷变化明显,炉膛温度沿炉膛高度差别较大,且随着锅炉负荷的降低,差别更明显;锥型阀的开度随锅炉负荷的增加而增大;在负荷不变的情况下,过热器的喷水量和再热器的吸热量随床温的升高递减,但减少幅度较小;不同负荷下FBHE内不同受热面的传热系数不同,其值均随负荷的增加单调增大。     

浅谈运行工况在锅炉受热面管失效分析中的作用

为了研究运行工况在锅炉受热面管失效分析中的作用,文章以一实例,通过运行中出现的特殊工况进行深入分析,判断出首个泄漏点的位置,并通过微观分析、力学性能等验证了判断的准确性。从而提出了合理运用运行工况为锅炉受热面管的失效分析提供更多的思路和线索,使工程中分析锅炉爆管原因更加准确、快捷、高效。     

1950t/h超临界直流锅炉侧包墙过热器泄漏原因分析

某发电公司600 MW超临界燃煤发电机组,锅炉侧包墙过热器发生泄漏.对泄漏现场进行了调查,并对泄漏部位取样进行显微组织观察,结果表明是由于侧包墙过热器管被三面束缚,严重影响热胀冷缩,在锅炉启停及运行时其承受较大的交变应力,最终在管子的鳍片端部的焊缝部位出现疲劳裂纹而导致泄漏.     

1000t/h UP炉改造的几个关键技术

对谏壁电厂为消除 １ ０００ ｔ／ｈ Ｕ Ｐ型双炉膛直流锅炉爆漏而进行的改造作了介绍,其中就热力参数的衔接、取消双面水冷壁对燃烧及炉内热负荷分布的影响等几个技术问题的解决作了论述。     

Combustion of bark and wood waste in the fluidized bed boiler

In the Energy Development Strategy of Russia for the Period until 2035, special attention is paid to increased use of local fuel kinds—one of which is biofuel, in particular, bark and wood waste (BWW)— whose application at thermal power plants in Russia has been not developed due to the lack of appropriate technologies mastered by domestic energy mechanical engineering. The article describes the experience of BWW combustion in fluidized bed boilers installed on the energy objects of northern European countries. Based on this, reference points were defined (it is the section of boiler air-gas path where initially the approximate temperatures are set), making it possible to carry out a thermal design of a boiler and ensure its operation reliability. Permissible gas temperature at the furnace outlet at BWW combustion amounted to 950–1000°C. Exit gas temperature, depending on the implementation of special measures on protection of air heater from corrosion, amounted to 140–190°C. Recommended hot air temperature is within the range of 200–250°C. Recommendations for determining the boiler furnace dimensions are presented. Based on the presented reference temperatures in the main reference points, the thermal design of hot water boiler of KV-F-116-150 type with 116 MW capacity was carried out. The analysis of the results and comparison of designed boiler characteristics with operating energy boilers, in which a fuel is burned in a fluidized bed, were carried out. It is shown that, with increasing the boiler capacity, the ratio of its heating power Q to the crosssectional area of furnace chamber F rises. For power-generating boiler of thermal capacity of 100 MW, the ratio is within 1.8–2.2MW/m². The boiler efficiency exceeds 90% in the range of changes of exit gas temperature typical for such equipment.