锅炉受热面诊断预警方法、系统及三维可视化管理平台与流程

本发明涉及火电，具体为锅炉受热面诊断预警方法、系统及三维可视化管理平台。

背景技术：

1、锅炉受热面，通常是指接触火焰或烟气一侧之金属表面积，另一侧接触水或导热油，锅炉的热交换就是通过这样的金属表面积来进行的，受热面积大，锅炉容量就大，反之就小；然而，由于燃烧产生的高温和高压环境，以及长期运行过程中的材料老化、结垢等因素，锅炉受热面在使用过程中易出现磨损、破损等问题，从而影响锅炉的安全稳定运行。

2、公开号为cn103196128a的中国专利公开了一种电站锅炉受热面设计方法，所述方法仅适用于烟气温度偏差固定，第一步，根据同一断面上的烟气侧温度偏差曲线确定每一屏的烟气温度偏差系数；第二步，根据给定的集箱尺寸和受热面管子从集箱上的引入引出方式，确定蒸汽偏差曲线，获得每一屏的蒸汽偏差系数；第三步，将烟气温度偏差系数和蒸汽偏差系数进行叠加，获得每一屏的综合偏差系数；第四步，根据每一屏的综合偏差系数，调整受热面的选材，进行差别设计，偏差大的屏选用好材，偏差小的屏选材可以略差；但是，该专利存在以下缺陷：

3、现有的不能对锅炉受热面的使用情况进行实时诊断及异常预警，且无法直观地展示出锅炉受热面的运行情况，使得管理人员很难迅速、准确地掌握锅炉受热面的运行状况，增加了安全隐患，不能充分保障锅炉正常运行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供锅炉受热面诊断预警方法、系统及三维可视化管理平台，可对锅炉受热面使用情况进行实时诊断及异常预警，可直观展示锅炉受热面运行情况，使管理人员能迅速、准确地掌握锅炉受热面的运行状况，减少安全隐患，充分保障锅炉正常运行，解决了上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、锅炉受热面诊断预警方法，包括如下步骤：

4、s1：采集锅炉受热面的温度、压力、运行时间及厚度数据，确定锅炉受热面感知数据，对锅炉受热面感知数据进行清洗、转换及特征提取，确定锅炉受热面特征数据；

5、s2：根据锅炉受热面诊断预警需求，设定锅炉受热面阈值数据，基于锅炉受热面阈值数据，对锅炉受热面特征数据进行分析诊断，确定锅炉受热面分析诊断结果；

6、s3：根据锅炉受热面分析诊断结果，对锅炉受热面特征数据进行挖掘分析，制定锅炉受热面预警管控方案，对锅炉受热面进行预警管控，使锅炉正常运行。

7、优选的，所述s2中，锅炉受热面分析诊断结果为锅炉受热面正常或锅炉受热面异常，其中，

8、锅炉受热面特征数据在锅炉受热面阈值数据范围内，则锅炉受热面分析诊断结果为锅炉受热面正常；

9、锅炉受热面特征数据不在锅炉受热面阈值数据范围内，则锅炉受热面分析诊断结果为锅炉受热面异常；

10、根据锅炉受热面分析诊断结果，制定锅炉受热面预警管控方案，包括：

11、根据锅炉受热面分析诊断结果，对锅炉受热面特征数据进行挖掘分析；

12、查找出导致锅炉受热面异常的本质原因及异常预警位置；

13、根据锅炉受热面异常的本质原因及异常预警位置，制定锅炉受热面预警管控方案；

14、将锅炉受热面异常的本质原因及异常预警位置信息远程传输给锅炉管理人员，且智能化指导锅炉管理人员对异常的锅炉受热面进行管理维护，解除预警警报，使锅炉正常运行。

15、根据本发明的另一个方面，提供了锅炉受热面诊断预警系统，用于实现如上述的锅炉受热面诊断预警方法，包括：

16、数据采集模块，用于采集基于物联网技术的锅炉受热面感知数据；

17、基于物联网技术，对锅炉汽包、过热器管、再热器管、省煤器管和水冷壁的温度、压力、运行时间及厚度情况进行实时监测及采集，确定锅炉受热面感知数据；

18、数据处理模块，用于对基于物联网技术的锅炉受热面感知数据进行处理；

19、获取基于物联网技术的锅炉受热面感知数据；

20、对基于物联网技术的锅炉受热面感知数据进行处理；

21、确定出基于物联网技术的锅炉受热面特征数据；

22、诊断预警模块，用于对锅炉受热面进行分析诊断及预警管控；

23、其中，基于锅炉受热面阈值数据，对锅炉受热面特征数据进行分析诊断，确定锅炉受热面分析诊断结果；

24、且制定锅炉受热面预警管控方案，对锅炉受热面进行预警管控。

25、优选的，所述数据采集模块，包括：

26、温度采集单元，用于对锅炉汽包、过热器管、再热器管、省煤器管和水冷壁的温度情况进行实时监测及采集，获取锅炉受热面温度数据；

27、压力采集单元，用于对锅炉汽包、过热器管、再热器管、省煤器管和水冷壁的压力情况进行实时监测及采集，获取锅炉受热面压力数据；

28、时间采集单元，用于对锅炉汽包、过热器管、再热器管、省煤器管和水冷壁的运行时间进行实时监测及采集，获取锅炉受热面运行时间数据；

29、厚度采集单元，用于对锅炉汽包、过热器管、再热器管、省煤器管和水冷壁的厚度情况进行实时监测及采集，获取锅炉受热面厚度数据；

30、其中，基于锅炉受热面温度数据、压力数据、运行时间数据及厚度数据，确定出基于物联网技术的锅炉受热面感知数据。

31、优选的，所述数据处理模块，包括：

32、数据清洗单元，用于对基于物联网技术的锅炉受热面感知数据进行清洗；

33、获取基于物联网技术的锅炉受热面感知数据；

34、对基于物联网技术的锅炉受热面感知数据进行清洗，包括：

35、对基于物联网技术的锅炉受热面感知数据进行一致性检查；

36、根据基于物联网技术的锅炉受热面感知数据中每个参数的合理取值范围和相互关系，检查基于物联网技术的锅炉受热面感知数据是否合乎要求；

37、去除基于物联网技术的锅炉受热面感知数据中超出正常范围、逻辑上不合理或相互矛盾的不一致数据；

38、对基于物联网技术的锅炉受热面感知数据进行无效值及缺失值处理；

39、对基于物联网技术的锅炉受热面感知数据中的每个参数进行检测，判断是否为对锅炉受热面诊断预警无价值的无效数据及缺失数据；

40、去除基于物联网技术的锅炉受热面感知数据中对锅炉受热面诊断预警无价值的无效数据及缺失数据；

41、确定出对锅炉受热面诊断预警有价值的锅炉受热面感知数据。

42、优选的，所述数据处理模块，还包括：

43、数据转换单元，用于对清洗后的锅炉受热面感知数据进行转换；

44、获取清洗后对锅炉受热面诊断预警有价值的锅炉受热面感知数据；

45、对锅炉受热面诊断预警有价值的锅炉受热面感知数据进行转换；

46、消除对锅炉受热面诊断预警有价值的锅炉受热面感知数据间的量纲差异；

47、确定出标准化的锅炉受热面感知数据；

48、特征提取单元，用于对转换后的锅炉受热面感知数据进行特征提取；

49、获取转换后标准化的锅炉受热面感知数据；

50、对标准化的锅炉受热面感知数据进行特征提取；

51、提取出能够反映锅炉受热面特性且对锅炉受热面诊断预警有价值的特征；

52、确定出基于物联网技术的锅炉受热面特征数据。

53、优选的，所述诊断预警模块，包括：

54、阈值存储单元，用于存储锅炉受热面阈值数据；

55、根据锅炉受热面诊断预警需求，预先设定锅炉受热面阈值数据，且对预先设定的锅炉受热面阈值数据进行存储备用；

56、分析诊断单元，用于对锅炉受热面特征数据进行分析诊断；

57、根据锅炉受热面诊断预警需求，索引且调取锅炉受热面阈值数据；

58、基于锅炉受热面阈值数据，对锅炉受热面特征数据进行分析诊断；

59、确定出基于物联网技术的锅炉受热面分析诊断结果；

60、预警管控单元，用于对锅炉受热面进行预警管控；

61、获取基于物联网技术的锅炉受热面分析诊断结果；

62、根据锅炉受热面分析诊断结果，对锅炉受热面特征数据进行挖掘分析；

63、制定出基于物联网技术的锅炉受热面预警管控方案；

64、根据基于物联网技术的锅炉受热面预警管控方案对锅炉受热面进行预警管控，使锅炉正常运行。

65、根据本发明的另一个方面，提供了锅炉受热面三维可视化管理平台，包括三维建模模块、可视化管理模块及上述的锅炉受热面诊断预警系统中的数据采集模块和数据处理模块，所述数据处理模块与三维建模模块进行交互通信，所述三维建模模块与可视化管理模块进行交互通信，其中，

66、三维建模模块，用于基于三维建模软件构建一比一还原度的锅炉受热面三维模型；

67、可视化管理模块，用于将锅炉受热面以三维可视化形式展示给用户，使用户对锅炉受热面进行管理。

68、优选的，所述三维建模模块，包括：

69、数据关联单元，用于对基于物联网技术的锅炉受热面特征数据进行关联；

70、获取基于物联网技术的锅炉受热面特征数据；

71、基于静态数据关联方法，对锅炉受热面特征数据进行关联；

72、确定出锅炉受热面特征数据关联集；

73、模型构建单元，用于构建基于锅炉受热面的三维模型；

74、获取锅炉受热面特征数据关联集；

75、基于锅炉受热面三维可视化管理需求，根据锅炉受热面特征数据关联集，选择合适的三维建模软件；

76、基于三维建模软件，对锅炉受热面特征数据关联集进行三维建模，构建出一比一还原度的锅炉受热面模型；

77、确定出基于锅炉受热面的三维模型；

78、纹理渲染单元，用于对构建的基于锅炉受热面的三维模型进行纹理渲染；

79、获取基于锅炉受热面的三维模型；

80、对基于锅炉受热面的三维模型进行纹理处理及模型渲染；

81、确定出锅炉受热面三维模型。

82、优选的，所述可视化管理模块，包括：

83、仿真生成单元，用于生成锅炉受热面三维模型仿真结果；

84、根据锅炉受热面三维可视化管理需求，设定锅炉受热面三维模型仿真所需的物理和时间参数，包括：温度、压力、运行时间及厚度；

85、根据锅炉的实际受热面材料特性，定义锅炉受热面三维模型的材质属性，包括导热系数、比热容；

86、采用仿真计算工具对锅炉受热面三维模型进行网格划分，设置边界条件，并进行仿真计算，生成锅炉在不同运行状态条件下的锅炉受热面三维模型仿真结果；

87、展示管理单元，用于对锅炉受热面三维模型仿真结果进行展示管理；

88、获取锅炉受热面三维模型仿真结果；

89、基于动画制作软件，将锅炉受热面三维模型仿真结果转化为直观的锅炉受热面三维动画，且将锅炉受热面三维动画以可视化形式展示给用户，使用户对锅炉受热面进行管理。

90、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

91、1、本发明通过采集锅炉受热面的温度、压力、运行时间及厚度数据，确定锅炉受热面感知数据，对锅炉受热面感知数据进行清洗、转换及特征提取，确定锅炉受热面特征数据，根据锅炉受热面诊断预警需求，设定锅炉受热面阈值数据，基于锅炉受热面阈值数据，对锅炉受热面特征数据进行分析诊断，确定锅炉受热面分析诊断结果，根据锅炉受热面分析诊断结果，对锅炉受热面特征数据进行挖掘分析，制定锅炉受热面预警管控方案，对锅炉受热面进行预警管控，使锅炉正常运行，可对锅炉受热面的使用情况进行实时诊断及异常预警，能充分保障锅炉正常运行。

92、2、本发明通过对锅炉受热面特征数据进行关联，确定锅炉受热面特征数据关联集，基于锅炉受热面三维可视化管理需求，根据锅炉受热面特征数据关联集，选择合适的三维建模软件，确定出基于锅炉受热面的三维模型，对基于锅炉受热面的三维模型进行纹理处理及模型渲染，确定出锅炉受热面三维模型，根据锅炉受热面三维可视化管理需求，基于锅炉受热面三维模型，生成锅炉受热面三维模型仿真结果，基于动画制作软件，将锅炉受热面三维模型仿真结果转化为直观的锅炉受热面三维动画，且将锅炉受热面三维动画以可视化形式展示给用户，使用户对锅炉受热面进行管理，可直观地展示出锅炉受热面的运行情况，使得管理人员能迅速、准确地掌握锅炉受热面的运行状况，减少安全隐患。