一种基于最大辐射信号强度监测的锅炉截面二维温度场重建算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于最大辐射信号强度监测的锅炉截面二维温度场重建算法，在锅炉左墙和后墙各布置三个红外测温传感器；温度平均值和最大值分别记为T

【技术实现步骤摘要】
一种基于最大辐射信号强度监测的锅炉截面二维温度场重建算法


[0001]本专利技术涉及锅炉温度监测
，具体为一种基于最大辐射信号强度监测的锅炉截面二维温度场重建算法。

技术介绍

[0002]随着工业互联网、云计算、移动应用、人工智能等技术的飞速发展，工业生产开始加速向数字化、信息化和智慧化方向迈进。我国也发布了《中国制造2025》，要求用信息化和工业化两化深度融合来引领和带动整个制造业的发展，制造业数字化、网络化、智慧化取得明显进展。智慧化是未来工业发展的必然趋势已成为共识。
[0003]锅炉内部的燃烧过程几乎是一个“黑箱”，即便能够在个别位置实现单点温度或浓度测量，其结果也不能代表燃烧过程全貌。现有的基于红外测温的炉膛三维温度场重建技术基本思路都是，先实现多层炉膛切片的二维温度场重建，然后由多层二维温度场计算出区域的三维温度场。其中现有的二维温度场重建技术基本原理为：将炉膛截面划分成若干离散网格，假设每个网格内温度相同均为网格节点处温度值，然后在炉膛截面边界区域按照一定规则布置一定数量的红外温度传感器，单个红外温度传感器可以检测得到当前路径的平均温度，当已知若干条路径的平均温度后，就可以根据代数迭代重建算法实时计算出每个离散网格的温度值，然后就可以实时绘制出当前截面温度场分布。
[0004]在传统的温度场重建算法中，根据各条路径平均温度建立的关于离散网格温度的方程组为典型的病态方程组，单纯使用代数迭代重建算法进行重建都会出现一定程度的“失真”。图1给出了一种常见的300MW等级电站锅炉炉膛测温系统布置，即在相邻两面炉墙各布置3个红外探头实时监测当前路径的平均温度，本文使用ART代数迭代CT重建算法对假定的温度场进行了重建，重建结果及重建误差如图1所示，可以看出使用ART算法重建的温度场分布与原温度场分布出现了一定程度的偏差，虽然可以反映出截面上温度分布的相对大小，但是各条路径上温度的最大值均发生了较大的偏移，如经过重建后温度场最高温度由1800℃减小到了1683℃，这种最大温度的偏移对于锅炉的安全报警及智能化运行均会造成较大的误差，影响锅炉的安全经济运行。
[0005]基于此，本专利技术设计了一种基于最大辐射信号强度监测的锅炉截面二维温度场重建算法，以解决上述提到的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于最大辐射信号强度监测的锅炉截面二维温度场重建算法，在红外探头中集成辐射信号功率选择模块，实时筛选最大幅值信号，使红外探头可以同时测出当前路径温度的平均值及最大值，基于最大辐射信号修正的改进ART重建算法进行温度场重建，保证重建温度场与实际温度场的吻合度，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于最大辐射信号强度监测的锅炉截面二维温度场重建算法，包括以下步骤：
[0008]S1，将炉膛某高度截面划分为网格区域，在锅炉左墙和后墙各布置三个红外测温传感器；
[0009]S2，将锅炉后墙上布置的三个红外测温传感器依次编号为1、2、3，锅炉左墙上布置的三个红外测温传感器依次编号为4、5、6，温度平均值和最大值分别记为T
a
、T
m
；
[0010]S3，计算出T
mi
和T
mk
，T
mi
和T
mk
的计算公式如下：
[0011]T
mi
＝{T
m1
，T
m2
，T
m3
}
[0012]T
mk
＝{T
m4
，T
m5
，T
m6
}
[0013]S4，将全局温度场最高温度网格位置定位i与k交叉的位置，则最大温度T
ik
＝(T
mi
+T
mk
)/2；
[0014]S5，将T
ik
的温度值作为作为已知值带入到求解方程组中，然后使用ART代数迭代算法进行温度场重建，形成重建场1；
[0015]S6，将重建场1中除i和k外的各条路径中的最大温度重建值分别用同一路径红外探头测量的最大值代替，实现各个红外探头实测量最大温度值的精准定位；
[0016]S7，将所有已经定位的红外探头实测温度值作为已知值带入到求解方程组中，然后使用ART算法进行温度场重建得到重建场2，重建场2为最终温度场。
[0017]优选的，所述S2中的温度场分布满足函数T＝T(x，y)。
[0018]优选的，红外测温传感器正常运行时同时测量出M条测温路径的平均温度，将测温平面划分为N个网格，用Li代表第i条测温路径，则：
[0019][0020]T
i
为红外探头测得的第i条路径的平均温度；w
ij
为第i条测温路径上第j个网格对平均温度的贡献权重。
[0021]优选的，所述S7中的求解方程组为：Ax＝b。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术在红外探头中集成辐射信号功率选择模块，实时筛选最大幅值信号，使红外探头可以同时测出当前路径温度的平均值及最大值，基于最大辐射信号修正的改进ART重建算法进行温度场重建，保证重建温度场与实际温度场的吻合度。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术传统红外测温及ART迭代重建算法误差分析图；
[0026]图2为本专利技术流程示意图；
[0027]图3为本专利技术基于最大辐射信号检测的改进算法重建结果示意图；
[0028]图4为本专利技术锅炉截面网格划分及传感器位置示意图图；
[0029]图5为本专利技术原始温度场示意图；
[0030]图6为本专利技术传统基于平均温度的ART迭代重建算法误差分析示意图；
[0031]图7为本专利技术基于最大辐射信号修正的改进算法重建结果示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]请参阅图1
‑
7，本专利技术提供一种基于最大辐射信号强度监测的锅炉截面二维温度场重建算法技术方案：包括以下步骤：
[0034]S1，将炉膛某高度截面划分为网格区域，在锅炉左墙和后墙各布置三个红外测温传感器；
[0035]S2，将锅炉后墙上布置的三个红外测温传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于最大辐射信号强度监测的锅炉截面二维温度场重建算法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将炉膛某高度截面划分为网格区域，在锅炉左墙和后墙各布置三个红外测温传感器；S2，将锅炉后墙上布置的三个红外测温传感器依次编号为1、2、3，锅炉左墙上布置的三个红外测温传感器依次编号为4、5、6，温度平均值和最大值分别记为T
a
、T
m
；S3，计算出T
mi
和T
mk
，T
mi
和T
mk
的计算公式如下：T
mi
＝{T
m1
，T
m2
，T
m3
}T
mk
＝{T
m4
，T
m5
，T
m6
}S4，将全局温度场最高温度网格位置定位i与k交叉的位置，则最大温度T
ik
＝(T
mi
+T
mk
)/2；S5，将T
...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁超，匡世才，黄建军，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北电力试验研究院，
类型：发明
国别省市：