基于視覺融合的監(jiān)控機理及其在鍋爐燃燒中的應用研究.pdf

1、電力系統(tǒng)是國家建設的保障體系，在以可持續(xù)發(fā)展的各項發(fā)電技術中，煤電充當著發(fā)電行業(yè)的主要角色。燃煤發(fā)電技術從能耗角度分析，低能耗零排放和等量煤耗下的高發(fā)電效率，使亞臨界機組不斷地被超臨界機組和超超臨界機組所替代。但從發(fā)電工藝角度分析，都是燃煤發(fā)電。燃煤發(fā)電包括了給粉環(huán)節(jié)、燃燒環(huán)節(jié)、發(fā)電環(huán)節(jié)和輔助環(huán)節(jié)，整個發(fā)電過程是一個大容量、大滯后、非線性的理化特性型工藝參數(shù)的多能量轉換過程，由電廠分散控制系統(tǒng)(DCS)實時過程監(jiān)控。
　　 電廠

2、DCS在電廠生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，是電廠生產(chǎn)普遍選用的監(jiān)控系統(tǒng)。但在DCS對電廠的監(jiān)控過程中，控制策略的依據(jù)并非來自于發(fā)電過程中最重要的工藝對象--爐膛火焰，而是間接測量與之相關的延伸參數(shù)，如主汽溫度、主汽壓力等。事實上，爐膛火焰關聯(lián)著所有工藝參數(shù)，關聯(lián)著發(fā)電過程的各個環(huán)節(jié)和生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定和可靠。
　　 針對爐膛火焰的研究及其對爐膛火焰的燃燒監(jiān)控，涉及到熱動力學、燃燒學、圖型學、信號處理、控制科學與技術等多學科領域，而且對發(fā)電

3、本身也具有直接正向效應。對大型燃煤鍋爐而言，爐內懸浮燃燒狀態(tài)的火焰，是一種非常復雜的懸浮燃燒，它的工況是不穩(wěn)定的。鍋爐燃燒的安全性取決于火焰燃燒的穩(wěn)定性，如果燃燒不穩(wěn)定，爐內溫度場不均勻，容易出現(xiàn)重大事故。因此開展爐膛火焰的研究具有重要的學術意義和顯著的應用價值。
　　 爐膛火焰的信號獲取是基于CCD傳感器的二維視頻信號，本文在了解和掌握圖像處理方法，分析爐膛火焰的基本信息和圖像預處理算法的基礎上，運用圖像處理技術對爐膛火焰展開

4、全面的特性研究，并基于研究結果探索了對爐膛火焰的診斷技術和實時監(jiān)控方法，具體開展了以下研究工作：
　　 (1)分析爐膛火焰圖像的噪聲和抑制技術，采取算術平均濾波和中值濾波算法有效實現(xiàn)圖像去噪；研究了爐膛火焰圖像的灰度特征、溫度特征和相關的煤粉特性；全面研究爐膛火焰的溫度和溫度場測量技術，提出了基于景深溫度場的誤差修正方法；劃分了火焰特征區(qū)域，確定了區(qū)域邊緣特征及其特征區(qū)域所呈現(xiàn)的各個圖型特征，全面研究了基于爐膛火焰特征的主要診斷

5、技術，通過對比分析得出特征區(qū)溫差、火焰平均溫度、高溫面積率、高溫區(qū)圓度率和火焰質心偏移率等的實時數(shù)值有助于爐膛火焰的監(jiān)控。
　　 (2)研究了火焰探測技術及其控制。全面研究爐膛火焰的圖像處理算法，為控制策略提供有效的、準確的特征數(shù)值；研究了爐膛火焰燃燒控制的策略方法，包括控制對象模型識別、控制策略及其實現(xiàn)，提出了將基于二維圖像的火焰特征、聚類特征和基于時基的火焰探測器燃燒狀態(tài)進行融合，以此共同決策爐膛火焰的實時控制方法。