本發(fā)明專利技術(shù)公開一種用于油氣鍋爐燃燒振動的多信號融合測量診斷方法，包括：在鍋爐爐膛各位置的監(jiān)測點(diǎn)安裝加速度傳感器采集鍋爐爐膛的壁面振動信號；在鍋爐爐膛各位置的監(jiān)測點(diǎn)安裝音頻傳感器和氣體壓力傳感器采集鍋爐爐膛內(nèi)部的氣體壓力振動信號；分析壁面振動信號和氣體壓力振動信號，得到振動的頻率和振幅；通過比較鍋爐爐膛不同位置振動信號的振幅強(qiáng)弱和頻率來確定鍋爐爐膛燃燒振動發(fā)生的主要位置；通過比較加速度傳感器、音頻傳感器以及氣體壓力傳感器的信號幅值和頻率判斷油氣鍋爐爐膛的振動形式。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鍋爐爐膛的振動檢測，尤其是涉及一種用于油氣鍋爐燃燒振動的多信號融合測量診斷方法。
技術(shù)介紹
隨著燃油燃?xì)忮仩t設(shè)備和鍋爐單機(jī)容量的不斷增長，由于油氣燃燒速度快，燃燒器-爐膛系統(tǒng)中容易發(fā)生燃燒不穩(wěn)定引起的爐膛燃燒振動。當(dāng)油氣鍋爐爐膛發(fā)生燃燒振動后會對燃燒器和爐膛產(chǎn)生很大的破壞性，嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行及使用壽命。但是對于燃燒不穩(wěn)定引起的振動的機(jī)理研究尚不完全清楚，不同的鍋爐結(jié)構(gòu)和燃燒方式的安排都會對燃燒不穩(wěn)定產(chǎn)生影響，因此需要通過在鍋爐爐膛的不同位置安裝傳感器來獲得鍋爐爐膛振動的信號以監(jiān)測和分析鍋爐爐膛振動的主要原因。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)提供一種用于油氣鍋爐燃燒振動的多信號融合測量診斷方法，通過在鍋爐爐膛的不同位置安裝傳感器，并分析傳感器得到的振動信號，來確定鍋爐爐膛燃燒振動發(fā)生的主要位置以及振動的主要形式。本專利技術(shù)所采用的具體技術(shù)方案如下：一種用于油氣鍋爐燃燒振動的多信號融合測量診斷方法，包括：在鍋爐爐膛各位置的監(jiān)測點(diǎn)安裝加速度傳感器采集鍋爐爐膛的壁面振動信號；在鍋爐爐膛各位置的監(jiān)測點(diǎn)安裝音頻傳感器和氣體壓力傳感器采集鍋爐爐膛內(nèi)部的氣體壓力振動信號；分析壁面振動信號和氣體壓力振動信號，得到振動的頻率和振幅；通過比較鍋爐爐膛不同位置振動信號的振幅強(qiáng)弱和頻率來確定鍋爐爐膛燃燒振動發(fā)生的主要位置；通過比較加速度傳感器、音頻傳感器以及氣體壓力傳感器的信號幅值和頻率判斷油氣鍋爐爐膛的振動形式。本專利技術(shù)中通過設(shè)置在各監(jiān)測點(diǎn)的加速度傳感器、音頻傳感器和氣體壓力傳感器采集振動信號。監(jiān)測點(diǎn)傳感器的安裝需要考慮不同位置是否可以開孔、安裝難度以及測量參數(shù)的要求。然后根據(jù)不同位置監(jiān)測點(diǎn)的振幅強(qiáng)弱和頻率來確定鍋爐爐膛燃燒振動發(fā)生的主要位置，進(jìn)一步的，可通過各振動信號的幅值和頻率判斷油氣鍋爐爐膛的振動形式。本專利技術(shù)中，油氣鍋爐內(nèi)安裝氣體壓力傳感器的監(jiān)測點(diǎn)包括空氣預(yù)熱器旁路風(fēng)道、爐膛不同位置觀火孔、再循環(huán)風(fēng)機(jī)入口煙道、重油管道和霧化蒸汽管道。本專利技術(shù)中，油氣鍋爐內(nèi)同時安裝加速度傳感器和氣體壓力傳感器的監(jiān)測點(diǎn)包括空氣預(yù)熱器出口風(fēng)道、預(yù)熱器冷風(fēng)旁路和風(fēng)箱混合處、再循環(huán)煙道擋板后、燃燒器端部面板、省煤器出口煙道、再循環(huán)風(fēng)機(jī)出口煙道、高再出口位置側(cè)墻水冷壁、高過出口位置側(cè)墻水冷壁和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道。本專利技術(shù)中，油氣鍋爐內(nèi)安裝音頻傳感器的監(jiān)測點(diǎn)包括燃燒器和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道、爐膛不同位置觀火孔，用于測量爐膛和燃燒器內(nèi)的氣體壓力。進(jìn)一步的，對所述的壁面振動信號和氣體壓力振動信號通過傅里葉變換處理，得到振動的頻率和振幅。本專利技術(shù)中主要的振動形式包括振動形式和結(jié)構(gòu)共振。通常鍋爐振動為結(jié)構(gòu)振動，在燃燒熱釋放率和燃燒室內(nèi)的壓力耦合時則發(fā)生熱聲振動。當(dāng)發(fā)生熱聲振蕩時，鍋爐爐膛會產(chǎn)生劇烈振動，并伴隨很大的壓力波動。進(jìn)一步的，所述的振動形式為熱聲振動時：爐膛不同位置觀火孔得到的氣體壓力振動信號經(jīng)過傅里葉變換分析后出現(xiàn)某一主頻峰值，其幅值大于鍋爐正常運(yùn)行時的爐膛壓力，如圖6。而位于空氣預(yù)熱器出口風(fēng)道、預(yù)熱器冷風(fēng)旁路和風(fēng)箱混合處、再循環(huán)煙道擋板后、燃燒器端部面板、省煤器出口煙道、再循環(huán)風(fēng)機(jī)出口煙道、高再出口位置側(cè)墻水冷壁、高過出口位置側(cè)墻水冷壁和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道的氣體壓力沒有明顯振動主頻，振動幅值和該位置平均壓力接近，同時壁面也無振動主頻。進(jìn)一步的，所述的振動形式為結(jié)構(gòu)共振時：爐膛不同位置觀火孔得到的氣體壓力振動信號無明顯主峰，且幅值處于正常范圍，如圖7；而位于空氣預(yù)熱器出口風(fēng)道、預(yù)熱器冷風(fēng)旁路和風(fēng)箱混合處、再循環(huán)煙道擋板后、燃燒器端部面板、省煤器出口煙道、再循環(huán)風(fēng)機(jī)出口煙道、高再出口位置側(cè)墻水冷壁、高過出口位置側(cè)墻水冷壁和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道的壁面振動則出現(xiàn)振動主頻，且幅值較大，可達(dá)平均值的2-3倍。本專利技術(shù)中，監(jiān)測固體壁面振動的加速度傳感器采用粘結(jié)或焊接在鋼結(jié)構(gòu)上，安裝有音頻傳感器的位置點(diǎn)處設(shè)置有波導(dǎo)管，安裝有氣體壓力傳感器的位置點(diǎn)處設(shè)置有壓力引出管，減少反射波干擾。本專利技術(shù)通過在鍋爐爐膛不同位置的安裝加速度傳感器、音頻傳感器以及氣體壓力傳感器，并分析傳感器得到的振動信號，來確定鍋爐爐膛燃燒振動發(fā)生的主要位置以及振動的主要形式。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實施例的油氣鍋爐振動的測點(diǎn)布置示意圖。圖2是本專利技術(shù)實施例的油氣鍋爐振動的測量方法的流程圖。圖3是圖2中加速度傳感器的安裝簡圖，圖中：31為鍋爐壁面、32為加速度傳感器、33為第一數(shù)據(jù)連接線。圖4是圖2中音頻傳感器的安裝簡圖，圖中：31為鍋爐壁面、34為音頻傳感器、35為波導(dǎo)管、36為第二數(shù)據(jù)連接線。圖5是圖2中氣體壓力傳感器的安裝簡圖，圖中：31為鍋爐壁面、37為氣體壓力傳感器、38為壓力引出管、39為第三數(shù)據(jù)連接線。圖6是油氣鍋爐發(fā)生振動時利用本專利技術(shù)測試方法測量所得到的壓力信號結(jié)果。圖7是經(jīng)過改造后油氣鍋爐振動消除時利用本專利技術(shù)測試方法測量所得到的壓力信號結(jié)果。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的多信號融合測量診斷方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，本實施例中油氣鍋爐爐膛內(nèi)的監(jiān)測點(diǎn)布置包括：燃油霧化系統(tǒng)測點(diǎn)4，燃燒器入口測點(diǎn)2，燃燒器之間的測點(diǎn)3，爐膛測點(diǎn)1，省煤器煙道測點(diǎn)5，再循環(huán)煙氣系統(tǒng)測點(diǎn)7和預(yù)熱器測點(diǎn)6。如圖2所示，本實施例中在油氣鍋爐爐膛不同位置設(shè)置加速度傳感器、音頻傳感器和氣體壓力傳感器，其中加速度傳感器用于得到鍋爐的壁面振動信號，音頻傳感器和氣體壓力傳感器用于得到鍋爐內(nèi)部的氣體壓力振動信號。本實例中，同時安裝加速度傳感器和氣體壓力傳感器的監(jiān)測點(diǎn)有空氣預(yù)熱器出口風(fēng)道、預(yù)熱器冷風(fēng)旁路和風(fēng)箱混合處、再循環(huán)煙道擋板后、燃燒器端部面板、省煤器出口煙道、再循環(huán)風(fēng)機(jī)出口煙道、高再出口位置側(cè)墻水冷壁、高過出口位置側(cè)墻水冷壁和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道。如圖3所示，加速器傳感器32粘結(jié)或焊接在鋼結(jié)構(gòu)(鍋爐壁面31)上，所測得的壁面振動信號通過第一數(shù)據(jù)連接線33連接到電腦。加速度傳感器量程：+10g，線性誤差：1.5％，供電：12VDC，輸出：1～5V，靈敏度：4.200±50mV/g，響應(yīng)頻率：0～2500HZ，使用溫度：-10～80℃，防護(hù)等級：IP67。如圖4所示，音頻傳感器34需要安裝波導(dǎo)管35，所測得的音頻信號通過第二數(shù)據(jù)連接線36連接到電腦。音頻傳感器供電電壓：±12V，量程：20Hz-18KHz，檢測范圍：8-12米半球空間，輸出電壓：±5VAC，麥克風(fēng)靈敏度：-42±3dB，防護(hù)等級：IP56，工作溫度：-40-85℃，工作相對濕度：10-95％RH。另外，僅安裝音頻傳感器的監(jiān)測點(diǎn)有燃燒器和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道、爐膛不同位置觀火孔。僅安裝氣體壓力傳感器的監(jiān)測點(diǎn)有空氣預(yù)熱器旁路風(fēng)道、爐膛不同位置觀火孔、再循環(huán)風(fēng)機(jī)入口煙道、重油管道和霧化蒸汽管道。如圖5所示，氣體壓力傳感器37需要安裝壓力引出管38，管長大于1m。所測得的氣體壓力信號通過第三數(shù)據(jù)連接線39連接到電腦。氣體壓力傳感器量程：-1KPa-10Kpa，分辨率：3Pa，頻率響應(yīng)：0-1KHz，輸出：1V～5V，工作電壓：DC24V，工作溫度：-20-80℃，介質(zhì)溫度：-40-110℃，防護(hù)等級：IP67。利用布置在不同位置監(jiān)測點(diǎn)的傳感器在線實時采集得到的振動信號，包括壁面振動信號和氣體壓力振動信號，經(jīng)傅里葉分析得到振動的頻率和振幅，通過比較不同位置振動本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于油氣鍋爐燃燒振動的多信號融合測量診斷方法，其特征在于，包括：在鍋爐爐膛各位置的監(jiān)測點(diǎn)安裝加速度傳感器采集鍋爐爐膛的壁面振動信號；在鍋爐爐膛各位置的監(jiān)測點(diǎn)安裝音頻傳感器和氣體壓力傳感器采集鍋爐爐膛內(nèi)部的氣體壓力振動信號；分析壁面振動信號和氣體壓力振動信號，得到振動的頻率和振幅；通過比較鍋爐爐膛不同位置振動信號的振幅強(qiáng)弱和頻率來確定鍋爐爐膛燃燒振動發(fā)生的主要位置；通過比較加速度傳感器、音頻傳感器以及氣體壓力傳感器的信號幅值和頻率判斷油氣鍋爐爐膛的振動形式。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于油氣鍋爐燃燒振動的多信號融合測量診斷方法，其特征在于，包括：在鍋爐爐膛各位置的監(jiān)測點(diǎn)安裝加速度傳感器采集鍋爐爐膛的壁面振動信號；在鍋爐爐膛各位置的監(jiān)測點(diǎn)安裝音頻傳感器和氣體壓力傳感器采集鍋爐爐膛內(nèi)部的氣體壓力振動信號；分析壁面振動信號和氣體壓力振動信號，得到振動的頻率和振幅；通過比較鍋爐爐膛不同位置振動信號的振幅強(qiáng)弱和頻率來確定鍋爐爐膛燃燒振動發(fā)生的主要位置；通過比較加速度傳感器、音頻傳感器以及氣體壓力傳感器的信號幅值和頻率判斷油氣鍋爐爐膛的振動形式。2.如權(quán)利要求1所述的多信號融合測量診斷方法，其特征在于，油氣鍋爐內(nèi)安裝氣體壓力傳感器的監(jiān)測點(diǎn)包括空氣預(yù)熱器旁路風(fēng)道、爐膛不同位置觀火孔、再循環(huán)風(fēng)機(jī)入口煙道、重油管道和霧化蒸汽管道。3.如權(quán)利要求2所述的多信號融合測量診斷方法，其特征在于，油氣鍋爐內(nèi)同時安裝加速度傳感器和氣體壓力傳感器的監(jiān)測點(diǎn)包括空氣預(yù)熱器出口風(fēng)道、預(yù)熱器冷風(fēng)旁路和風(fēng)箱混合處、再循環(huán)煙道擋板后、燃燒器端部面板、省煤器出口煙道、再循環(huán)風(fēng)機(jī)出口煙道、高再出口位置側(cè)墻水冷壁、高過出口位置側(cè)墻水冷壁和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道。4.如權(quán)利要求3所述的多信號融合測量診斷方法，其特征在于，油氣鍋爐內(nèi)安裝音頻傳感器的監(jiān)測點(diǎn)包括燃燒器和燃盡風(fēng)入口風(fēng)道、爐膛不同位置觀火孔。5.如權(quán)利要求1～4任一項...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周昊，孟晟，黃燕，岑可法，
申請(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33
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