基于視覺(jué)融合的監(jiān)控機(jī)理及其在鍋爐燃燒中的應(yīng)用研究.pdf

1、電力系統(tǒng)是國(guó)家建設(shè)的保障體系，在以可持續(xù)發(fā)展的各項(xiàng)發(fā)電技術(shù)中，煤電充當(dāng)著發(fā)電行業(yè)的主要角色。燃煤發(fā)電技術(shù)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(jī)組不斷地被超臨界機(jī)組和超超臨界機(jī)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(gè)發(fā)電過(guò)程是一個(gè)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(zhuǎn)換過(guò)程，由電廠分散控制系統(tǒng)(DCS)實(shí)時(shí)過(guò)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(duì)電廠的監(jiān)控過(guò)程中，控制策略的依據(jù)并非來(lái)自于發(fā)電過(guò)程中最重要的工藝對(duì)象--爐膛火焰，而是間接測(cè)量與之相關(guān)的延伸參數(shù)，如主汽溫度、主汽壓力等。事實(shí)上，爐膛火焰關(guān)聯(lián)著所有工藝參數(shù)，關(guān)聯(lián)著發(fā)電過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定和可靠。
　　 針對(duì)爐膛火焰的研究及其對(duì)爐膛火焰的燃燒監(jiān)控，涉及到熱動(dòng)力學(xué)、燃燒學(xué)、圖型學(xué)、信號(hào)處理、控制科學(xué)與技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域，而且對(duì)發(fā)電

3、本身也具有直接正向效應(yīng)。對(duì)大型燃煤鍋爐而言，爐內(nèi)懸浮燃燒狀態(tài)的火焰，是一種非常復(fù)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(nèi)溫度場(chǎng)不均勻，容易出現(xiàn)重大事故。因此開(kāi)展?fàn)t膛火焰的研究具有重要的學(xué)術(shù)意義和顯著的應(yīng)用價(jià)值。
　　 爐膛火焰的信號(hào)獲取是基于CCD傳感器的二維視頻信號(hào)，本文在了解和掌握?qǐng)D像處理方法，分析爐膛火焰的基本信息和圖像預(yù)處理算法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用圖像處理技術(shù)對(duì)爐膛火焰展開(kāi)

4、全面的特性研究，并基于研究結(jié)果探索了對(duì)爐膛火焰的診斷技術(shù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，具體開(kāi)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(shù)，采取算術(shù)平均濾波和中值濾波算法有效實(shí)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(guān)的煤粉特性；全面研究爐膛火焰的溫度和溫度場(chǎng)測(cè)量技術(shù)，提出了基于景深溫度場(chǎng)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(gè)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(shù)，通過(guò)對(duì)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(zhì)心偏移率等的實(shí)時(shí)數(shù)值有助于爐膛火焰的監(jiān)控。
　　 (2)研究了火焰探測(cè)技術(shù)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(zhǔn)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(duì)象模型識(shí)別、控制策略及其實(shí)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(shí)基的火焰探測(cè)器燃燒狀態(tài)進(jìn)行融合，以此共同決策爐膛火焰的實(shí)時(shí)控制方法。