一种锅炉顶部大罩保护监测系统及方法与流程

本发明属于火力发电领域，涉及一种锅炉顶部大罩保护监测系统及方法。

背景技术：

锅炉在设计中，为减少热损失，降低保温使用量，将锅炉顶部的管道和受热面联箱整体布置在锅炉罩壳内，锅炉炉顶罩壳采用膜式壁结构，形成膜式管屏气密室，锅炉罩壳的底部为顶棚管，从顶棚管道到锅炉罩顶高度约7m，机组运行期间锅炉罩壳内部温度约450℃。

电厂工作人员在机组检修期间，需要到锅炉炉顶大罩上部检查设备，但是实际情况是，机组运行期间也有工作人员进入到炉顶大罩上部，已发生多起人员坠入炉顶大罩内部失去生命的事故。停机检修过程中，如果工作人员从炉顶大罩坠落，从炉顶大罩到顶棚管的高度约7m，人员会受伤。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种锅炉顶部大罩保护监测系统及方法，该系统及方法能够有效降低人员坠落的风险，提高工作人员的安全性。

为达到上述目的，本发明所述的锅炉顶部大罩保护监测系统包括控制器、大板梁、炉顶大罩、顶棚管及其密封、大罩顶部波纹板、大罩顶部保温浇注料层、大罩顶部抹面以及设置于炉顶大罩内且沿炉前到炉后依次布置的屏式过热器入口集箱、屏式过热器出口集箱、末级过热器入口集箱、末级过热器出口集箱、高温再热器入口集箱、高温再热器出口集箱、低温再热器出口集箱及低温过热器出口集箱；

大板梁位于炉顶大罩的上方，顶棚管及其密封位于炉顶大罩的底部，大罩顶部波纹板固定于炉顶大罩的顶部，大罩顶部保温浇注料层及大罩顶部抹面依次铺设于大罩顶部波纹板的顶部；

大罩顶部波纹板上安装有若干波纹板壁温传感器，大罩顶部波纹板的底部设置有传感器保护装置，传感器保护装置悬吊于大板梁上，各波纹板壁温传感器的输出端经控制器与dcs系统的输入端相连接。

各波纹板壁温传感器的输出端经通讯总线及控制器与dcs系统相连接。

各波纹板壁温传感器呈阵型分布，且相邻两列波纹板壁温传感器之间设置有耐高温保护网，耐高温保护网固定在传感器保护装置上。

一种锅炉顶部大罩保护监测方法包括以下步骤：

控制器通过各波纹板壁温传感器测量大罩顶部波纹板中不同区域的壁温数据ti,j，i为行数，从锅炉前墙到后墙，j为列数，从锅炉左墙到右墙，然后将大罩顶部波纹板不同区域的壁温数据ti,j与其正常情况下同负荷的历史数据进行比较，判断各区域对应的壁温数据是否正常，当任一区域对应的壁温数据不正常时，则将该区域列为危险区域，当一个统计周期内，任一区域对应的壁温数据不正常的时长累计超过预设时长时，则禁止人员从炉顶大罩的上部进入该区域，同时在机组检修期间，检修人员进入炉顶大罩内部，对该区域的大罩顶部波纹板进行更换，同时对该区域的耐高温保护网进行检修或者更换。

将波纹板壁温传感器实测的壁温数据与控制器读取的dcs系统中相同负荷的历史壁温数值进行比较，得到壁温数据ti,j偏高的区域，当ti,j大于预设最高温度ty时，则将ti,j的对应区域记为危险区域，在统计周期内，当ti,j大于ty的累计时间越长，则该危险区域的危险等级越高，当任一区域对应的ti,j大于ty的累计时长大于等于预设时长时，则禁止人员从炉顶大罩的上部进入该区域，同时在机组检修期间，检修人员进入炉顶大罩内部，对该危险区域的大罩顶部波纹板进行更换，同时对该区域的耐高温保护网进行检修或者更换。

将波纹板壁温传感器实测的壁温数据与控制器读取dcs系统中相同负荷的历史壁温数值进行比较，得到壁温ti,j偏低的区域，在统计周期内，当ti,j小于预设最低温度值的时长超过预设时长时，则将该区域列为危险区域，禁止人员从炉顶大罩的上部进入该区域，同时在机组检修期间，检修人员进入炉顶大罩内部，对危险区域的大罩顶部波纹板进行更换，并对该区域的耐高温保护网进行检修或者更换。

判断大罩顶部波纹板壁温ti,j的突变区域，再采用主元分析法确认壁温突变的关联设备，分析关联设备是否发生爆管，由运行人员进行确认，提前探测出设备爆管。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的锅炉顶部大罩保护监测系统及方法在具体操作时，通过多个波纹板壁温传感器测量大罩顶部波纹板中不同区域的壁温数据，然后将其与同负荷下的壁温数据进行比较，以判断各区域对应的壁温数据是否正常，当任一区域对应的壁温数据不正常时，则将该区域列为危险区域，当一个统计周期内，任一区域对应的壁温数据不正常的时长累计超过预设时长时，则禁止人员从炉顶大罩的上部进入该区域，从而避免人员出现坠落的风险，保证工作人员的人身安全，同时在机组检修期间，检修人员进入炉顶大罩内部，对该区域的大罩顶部波纹板进行更换，同时对该区域的耐高温保护网进行检修或者更换，以提高设备的可靠性及安全性。另外，本发明通过分析和运行人员确认，可以提前探测出炉顶大罩内爆管设备，尽早采取措施，防止故障进一步扩大。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为测量数据通讯示意图；

图3为耐高温保护网18的示意图。

其中，1为炉顶大罩、2为顶棚管及其密封、3为大罩顶部波纹板、4为大罩顶部保温浇注料层、5为大罩顶部抹面、6为屏式过热器入口集箱、7为屏式过热器出口集箱、8为末级过热器入口集箱、9为末级过热器出口集箱、10为高温再热器入口集箱、11为高温再热器出口集箱、12为低温再热器出口集箱、13为低温过热器出口集箱、14为波纹板壁温传感器、15为传感器保护装置、16为dcs系统、17为控制器、18为耐高温保护网、19为大板梁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1至图3，本发明所述的锅炉顶部大罩保护监测系统包括控制器17、大板梁19、炉顶大罩1、顶棚管及其密封2、大罩顶部波纹板3、大罩顶部保温浇注料层4、大罩顶部抹面5以及设置于炉顶大罩1内且沿炉前到炉后依次布置的屏式过热器入口集箱6、屏式过热器出口集箱7、末级过热器入口集箱8、末级过热器出口集箱9、高温再热器入口集箱10、高温再热器出口集箱11、低温再热器出口集箱12及低温过热器出口集箱13；大板梁19位于炉顶大罩1的上方，顶棚管及其密封2位于炉顶大罩1的底部，大罩顶部波纹板3固定于炉顶大罩1的顶部，大罩顶部保温浇注料层4及大罩顶部抹面5依次铺设于大罩顶部波纹板3的顶部；大罩顶部波纹板3上安装有若干波纹板壁温传感器14，大罩顶部波纹板3的底部设置有传感器保护装置15，传感器保护装置15悬吊于大板梁19上，各波纹板壁温传感器14的输出端经控制器17与dcs系统16的输入端相连接。

各波纹板壁温传感器14的输出端经通讯总线及控制器17与dcs系统16相连接；各波纹板壁温传感器14呈阵型分布，且相邻两列波纹板壁温传感器14之间设置有耐高温保护网18，耐高温保护网18固定在传感器保护装置15上。

一种锅炉顶部大罩保护监测方法包括以下步骤：

控制器17通过各波纹板壁温传感器14测量大罩顶部波纹板3中不同区域的壁温数据ti,j，i为行数，从锅炉前墙到后墙，j为列数，从锅炉左墙到右墙，然后将大罩顶部波纹板3不同区域的壁温数据ti,j与其正常情况下同负荷的历史数据进行比较，判断各区域对应的壁温数据是否正常，当任一区域对应的壁温数据不正常时，则将该区域列为危险区域，当一个统计周期内，任一区域对应的壁温数据不正常的时长累计超过预设时长时，则禁止人员从炉顶大罩1的上部进入该区域，同时在机组检修期间，检修人员进入炉顶大罩1内部，对该区域的大罩顶部波纹板3进行更换，同时对该区域的耐高温保护网18进行检修或者更换。

具体的，将波纹板壁温传感器14实测的壁温数据与控制器17读取的dcs系统16中相同负荷的历史壁温数值进行比较，得到壁温数据ti,j偏高的区域，当ti,j大于预设最高温度ty时，则将ti,j的对应区域记为危险区域，在统计周期内，当ti,j大于ty的累计时间越长，则该危险区域的危险等级越高，当任一区域对应的ti,j大于ty的累计时长大于等于预设时长时，则禁止人员从炉顶大罩1的上部进入该区域，同时在机组检修期间，检修人员进入炉顶大罩1内部，对该危险区域的大罩顶部波纹板3进行更换，同时对该区域的耐高温保护网18进行检修或者更换。

将波纹板壁温传感器14实测的壁温数据与控制器17读取dcs系统16中相同负荷的历史壁温数值进行比较，得到壁温ti,j偏低的区域，在统计周期内，当ti,j小于预设最低温度值的时长超过预设时长时，则将该区域列为危险区域，禁止人员从炉顶大罩1的上部进入该区域，同时在机组检修期间，检修人员进入炉顶大罩1内部，对危险区域的大罩顶部波纹板3进行更换，并对该区域的耐高温保护网18进行检修或者更换。

判断大罩顶部波纹板3壁温ti,j的突变区域，再采用主元分析法确认壁温突变的关联设备，分析关联设备是否发生爆管，由运行人员进行确认，提前探测出设备爆管，其中，检查ti+1,j，ti,j+1，ti-1,j，ti,j-1壁温的变化情况，如果只是单个壁温ti,j突变，则需要检查热工测点，具体过程为：

进行各设备壁温对大罩顶部波纹板3壁温ti,j的主元分析，建立过程变量构成的主元模型，距离大罩顶部波纹板3壁温测点较近的设备辐射热量较多，前n个主元可以解析80％以上的数据变化特征。在3个月统计周期内，在大罩顶部波纹板3壁温测点变化最大时，则对应的t²统计量此时也有一个最高点，在大罩顶部波纹板3壁温ti,j变化较大的时刻和t²统计量的较大时刻相对应。通过计算主元的t²统计量，能反映出大罩顶部波纹板3壁温ti,j的变化，可以计算出各设备壁温测点对t²统计量的贡献量，反映出t²统计量的变化主要是由各设备的哪几个壁温变化引起的。机组负荷变化会引起设备壁温变化和大罩顶部波纹板3壁温ti,j的变化，分别进行稳态负荷和变负荷时主元分析，反映各设备壁温变化对大罩顶部波纹板3壁温的影响，确定出大罩顶部波纹板3壁温ti,j的关联设备及壁温测点。

大罩顶部波纹板3的壁温ti,j突变区域，依据确定的大罩顶部波纹板3壁温ti,j的关联设备及壁温测点，分析关联设备壁温测点是否存在异常，运行人员就地检查炉顶大罩1，确认是否有设备爆管，提前探测出设备爆管。

在两列波纹板壁温传感器14之间，设置耐高温保护网18。耐高温保护网18属于后备保护措施，工作人员在炉顶大罩1上部工作时，因为大罩顶部波纹板3承载失效，即将坠入炉顶大罩1内部发生安全事故时，可以保护人身安全。