爐膛三維溫度場聲學(xué)測量及其在燃燒優(yōu)化中的應(yīng)用研究.pdf

1、大型電站鍋爐爐內(nèi)溫度場的分布直接反映了爐內(nèi)的燃燒狀況，準(zhǔn)確掌握爐膛溫度場分布情況能夠?yàn)槿紵齼?yōu)化控制提供依據(jù)，通過對(duì)爐內(nèi)的燃燒狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以指導(dǎo)運(yùn)行人員以相應(yīng)的手段進(jìn)行燃燒優(yōu)化。但是，由于爐內(nèi)高溫、多塵、腐蝕的惡劣環(huán)境，現(xiàn)有的測溫技術(shù)難以對(duì)其溫度分布尤其是三維溫度分布進(jìn)行直接的測量。因此，準(zhǔn)確測量爐內(nèi)三維溫度場的分布對(duì)于研究爐內(nèi)的燃燒過程以及優(yōu)化燃燒具有重要的意義。本文從聲學(xué)理論出發(fā)，提出了爐膛三維溫度場聲學(xué)測量方法，并且對(duì)其在鍋

2、爐燃燒優(yōu)化中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。
　　本文基于聲學(xué)理論建立了聲學(xué)法三維溫度場重建的數(shù)學(xué)模型。提出了多種求解重建模型的重建算法，通過仿真模擬從重建算法的重建精度、重建速度、抗噪聲能力以及求解嚴(yán)重不適定問題的能力等角度評(píng)價(jià)了重建算法的優(yōu)劣性。仿真結(jié)果表明，各種重建算法均能求解三維溫度場重建模型，LSQR算法是綜合能力最優(yōu)的重建算法。
　　研究了聲學(xué)測點(diǎn)數(shù)目與布置方式對(duì)溫度場重建的影響，對(duì)聲學(xué)測點(diǎn)布置方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了一種聲

3、學(xué)測溫系統(tǒng)最優(yōu)化布置方式。采用仿真模擬的方法，分析了聲學(xué)測點(diǎn)數(shù)目、布置方式、聲波路徑數(shù)目等因素對(duì)重建速度、重建精度的影響，歸納了聲學(xué)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則。研究表明，聲學(xué)測點(diǎn)過多或過少都不利于溫度場重建，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)在基本原則的基礎(chǔ)上必須綜合考慮重建精度、重建速度、安裝成本、安全性等因素。
　　設(shè)計(jì)了三維溫度場聲學(xué)測量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室條件下分別進(jìn)行了冷態(tài)實(shí)驗(yàn)、熱態(tài)實(shí)驗(yàn)，測量室溫均勻溫度場、燃燒產(chǎn)生熱點(diǎn)的溫度場的分布情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

4、明，三維溫度場聲學(xué)測量方法可以準(zhǔn)確描繪溫度場分布情況，對(duì)于存在熱點(diǎn)的溫度場能夠重建出熱點(diǎn)的位置和溫度，得到的溫度梯度可以正確反映出溫度場的變化趨勢(shì)，測量方法具有一定準(zhǔn)確性和可靠性。為了確保聲波飛渡時(shí)間測量的準(zhǔn)確性，研究了時(shí)延估計(jì)算法，研究表明，PHAT加權(quán)的互相關(guān)算法能夠有效去除室內(nèi)混響效應(yīng)，得到準(zhǔn)確的時(shí)延估計(jì)。
　　以聲學(xué)測溫技術(shù)為基礎(chǔ)建立了三維溫度場信息與鍋爐運(yùn)行參數(shù)之間的燃燒優(yōu)化模型，研究了基于該模型的燃燒優(yōu)化控制策略，應(yīng)用