鍋爐過熱器壁面溫度紅外圖像測量技術(shù)研究.pdf

1、溫度是燃煤電站鍋爐安全運行中最重要的參數(shù)之一，高溫過熱器由于承受很高的溫度且所處環(huán)境十分惡劣，其壁面溫度的精確測量一直都是鍋爐技術(shù)中的重點也是難點。研究高溫過熱器壁面溫度測量技術(shù)，有助于了解高溫過熱器運行過程中的物理化學(xué)變化，掌握設(shè)備的運行過程規(guī)律及使用壽命情況，也有助于鍋爐重要高溫部件的工程設(shè)計改進和運行優(yōu)化。本文提出了一種高溫過熱器壁面溫度的非接觸式測量方法，基于紅外圖像法獲取壁面的真實溫度分布。
　　本論文首先介紹了熱輻射傳

2、輸機理的相關(guān)概念，在此基礎(chǔ)上闡述了熱輻射測溫的基本原理，接著介紹了以紅外CCD相機為主的測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理，闡述了廣義源項有限體積法在快速求解彌散介質(zhì)中任意方向的輻射強度大小上的應(yīng)用，然后結(jié)合該方法將紅外圖像測溫法引入高溫過熱器壁面溫度測量中，從而建立煙氣遮蔽下的高溫壁面溫度紅外圖像測量數(shù)學(xué)物理模型，通過模型簡化，在求解輻射傳輸方程正問題的基礎(chǔ)上，提出采用量子微粒群算法(QPSO)和最小二乘QR分解法(LSQR)來分別反演煙氣物

3、性參數(shù)和壁面溫度場的真實分布。
　　為了研究介質(zhì)物性參數(shù)變化對輻射傳輸以及溫度反演的影響，本文先后對廣義源項有限體積法、LSQR算法和QPSO算法在模型中的可靠性進行了驗證，并在此基礎(chǔ)上通過數(shù)值模擬的方法，分析了壁面發(fā)射率、煙氣物性參數(shù)對壁面溫度測量的影響，結(jié)果證明了紅外圖像法測溫的有效性。
　　在實驗方面，首先利用黑體爐對CCD相機進行了二次標(biāo)定實驗，建立了溫度與輻射強度的關(guān)系。接著搭建了基于紅外圖像法的測溫實驗臺，實驗臺

4、包括環(huán)境模擬系統(tǒng)、相關(guān)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及紅外成像系統(tǒng)，利用煙氣發(fā)生裝置產(chǎn)生不同厚度和濃度的煙氣，進行了煙氣濃度和厚度變化對測溫的影響實驗研究，確定煙氣物性參數(shù)，實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的重建。
　　結(jié)合紅外圖像溫度測量方法，研制出了一套基于CCD相機的煙氣遮蔽下的壁面溫度測量系統(tǒng)，測溫系統(tǒng)應(yīng)用于廣東靖海電廠4＃1000MW機組，對高溫過熱器第二片管屏溫度進行了測量，系統(tǒng)主要包括成像裝置的冷卻系統(tǒng)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)充分考慮了爐內(nèi)外環(huán)境