基于数字图像处理和神经网络的炉膛温度场测量及燃烧诊断方法的研究new

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1、研究论文基于数字图像处理和神经网络的炉膛温度场测量及燃烧诊断方法的研究张玉杰!!吴平林*!路昌明+!!9陕西科技大学"陕西咸阳!,!*%E!%*9焦作电厂"河南焦作!&$&!%%%+9咸阳三星电源设备制造有限责任公司"陕西咸阳!,!*%%%#%摘!要&!根据三基色原理和6S74D定律建立了三色测温公式$结合数字图像处理技术"提出了一种运用人工神经网络进行电站锅炉温度场测量和燃烧诊断的方法"据此设计的一套系统在*%%?I机组锅炉上进行了实际运行"结果表明"该系统简便实用"可实现温度场的在线检测"并能对炉内的燃烧状况作出符合实际的评价"具有一定的工程应用价值$%关键词&!电站%锅炉%炉膛火

2、焰%温度场%燃烧诊断%人工神经网络%图像处理%中图分类号&]Q+!!!!%文献标识码&)!!!%文章编号&!%%*++#&"*%%&#%,%%!E%&!!在电站锅炉运行中#因燃烧系统故障引起的灭火$结焦是锅炉安全运行的主要威胁之一%因此#及时发!!测温原理现故障#预测灭火#避免结焦是燃烧故障诊断的主要目标%从电站运行经验看#炉膛火焰中心位置$温度及其在辐射波长小于!%%%40及温度低于+%%%Q分布是燃烧诊断的焦点%的范围内#根据普朗克公式的维恩近似式#高温炉中-&.目前#国内在锅炉上安装的火焰检测设备#一般只一个小区域的光谱辐射能可表示为+0能对火焰的强弱进行检测#而温度场的检测也只

3、能局0!8*"J!!""!"#J")#!""$B限在炉内有限的点上#无法实现炉内温度场分布的在"线检测#也无法评价锅炉火焰状况%随着计算机技术式中+"!"#J"表示波长为"的辐射能#J为热力学温的发展和工业FFX器件的完善#基于图像处理技术的度#0!#0*分别为第一$第二辐射常数%温度场测量和燃烧诊断受到了人们的广泛关注#目前由文献-$.可知#在彩色FFX摄像机所构成的图已在火焰图像采集$处理$温度场测量和重构等方面取像中#任一个像素的色度值’$/$$是该像素显示的光得了初步的进展%国内已将人工神经网络运用于火焰谱辐射亮度的函数+,E%-!"+.图像燃烧诊断#并在实际中进行了试验研究%

4、’B)9.’"!"#J"&$’!""U")+*%本文根据三基色测温原理和神经网络理论#结合,E%数字图像处理技术#提出了一种温度场测量和燃烧诊/B)9./"!"#J"&$/!""U"/!*"+*%断的方法#并在焦作电厂*%%?I机组锅炉上对所开,E%发的温度场检测和燃烧诊断!测量"系统进行了试验#$B)9.$"!"#J"&$$!""U"*+*%取得了初步的研究结果%式中+$’!""$$/!""$$$!""分别为’$/$$三通道的光谱响应函数%9>!>[’#/#$"为系统各通道的增益#由收稿日期$!*%%&%++%作者简介$!张玉杰!!"##"#男#硕士#讲师#研究方向为控制理论$信号检

5、测与处理%!!.8!!热万方数据力发电!!""#""$#研究论文式!*"可以得到+称之为/诊断温度场0%目前#在炉内三维温度场重建,E%还无法满足实时性的条件下#可利用该二维诊断温度9’"!"#J"&$’!""U"’B).+*%!+"场获得重要的燃烧状态信息#并据此进行燃烧诊断%,E%/B9./"!"#J"&$/!""U"火焰特征量包括++*%,E%!!#火焰平均温度!根据爆燃理论#当炉膛温度9/"!"#J"&$/!""U"/B.+*%超过,$%5时就可保证不发生炉膛爆燃%因此#火焰)!&",E%$B平均温度能反映出实时火焰燃烧强度和燃烧趋势%9.$"!"#J"&$$!""U"+*%!

6、*#高温区形心坐标和平均温度!四角喷燃锅炉联立式!+"$式!&"可求出温度J#文献-#.对上式进行正常燃烧时#在火焰图像上表现为由中心向外亮度逐了简化+渐减弱的特性%利用模式识别方法和区域分割技术将*!!0*88图像划分为几个相对均匀的部分#并求各部分的平均J)-"/"’"$.!$"’B/B"’"$#’#$9’9$温度#以确定高温区的形心和面积%边界检测与区域S4*,$S4,S4*,S4*$B"/#/9/分割法有区域分割$合并和生长算法#其利用像素之间#’#$9’9$的几何相似性实现-".%高温区的形心可反映燃烧组织其中*[!1%+#*可通过黑体炉试验标定%#/9/得是否合理%高温区的

7、平均温度#也是燃烧诊断的一个重要参数#炉温的高低及分布对生成:-%有影响#$!火焰图像处理与燃烧诊断局部高温会生成很多:-%#它对整个炉内的:-%生成-E.量起着决定性的作用%火焰图像处理就是要获取能反映锅炉燃烧的重要!+#温度场分布!其反映炉内火焰诊断温度场梯信息和参数#从而达到燃烧诊断的目的%度#即反映二维平面上火焰温度的变化情况#从而可了解火焰中心区域是否偏斜#四角燃烧器是否有局部熄$1!!图像处理火或者工作不正常#在等温线上可反映某角温