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船用增压锅炉炉膛火焰检测和基于辐射能信号的汽包水位仿真

作　者: 秦健伟
导　师: 周怀春；罗自学
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 船用增压锅炉火焰检测辐射能信号汽包水位仿真
分类号: U664.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

船用增压锅炉炉膛火焰的脉动对于汽包水位有着重大的影响,炉膛火焰的在线监测对于稳定汽包水位有着重要的意义。本文在总结船用增压锅炉结构和工作特点的基础上,介绍了安装于某船用增压锅炉上的炉膛火焰检测系统;对试验中采集的图像进行了分析和讨论,提出了由火焰图像处理技术计算船用增压锅炉炉膛辐射能信号的方法;对辐射能信号的分析表明,船用增压锅炉的工作特性造成了炉膛内火焰的剧烈脉动,这使得锅炉蒸发系统内上升管的吸热量随之脉动,造成了汽包水位的大幅波动。结合船用增压锅炉对流蒸发管束的构造和烟气流动特性,对蒸发系统内的换热进行了细致的研究;本文将水冷壁和对流蒸发管束合在一起,作为上升管,认为上升管吸热量由炉膛总换热量和炉膛外对流蒸发管束的吸热量组成;传统的热力计算方法无法反映实时的上升管吸热量,本文得出了辐射能信号与上升管吸热量间的对应关系,并将由辐射能信号计算得到的上升管吸热量引入了蒸发系统动态数学模型中,这样,由此模型得到的汽水系统的动态特性便能够反映炉膛内火焰的实时燃烧情况。使用Fortran语言编写了仿真程序,由于采用了建立数据表进行插值计算的方法,程序的计算速度很快。进行了仿真试验,对得到的响应特性曲线进行了深入分析;本文发现,阶跃扰动后汽包内液面下汽和水体积的变化方向不同,汽和水体积变化的综合作用造成了“虚假水位”现象。给出了上升管吸热量(炉膛辐射能信号)脉动对汽包水位影响的仿真结果,上升管吸热量的波动造成了汽包水位的大幅扰动,通过监测炉膛辐射能信号对汽包水位进行超前的控制有巨大的应用潜力。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 国内外相关研究概况  10-13
  1.3 本文研究的主要内容  13-15
2 船用增压锅炉炉膛火焰检测系统与火焰图像处理  15-28
  2.1 船用增压锅炉介绍  15-18
  2.2 船用增压锅炉炉膛火焰检测系统的构建  18-20
  2.3 炉膛辐射能信号的定义与计算  20-21
  2.4 船用增压锅炉炉内火焰图像处理与火焰特性  21-26
  2.5 本章小结  26-28
3 引入辐射能信号的船用增压锅炉蒸发系统建模  28-42
  3.1 船用增压锅炉炉膛燃烧和烟气传热数学模型  28-31
  3.2 船用增压锅炉的蒸发系统  31-33
  3.3 船用增压锅炉蒸发系统的动态建模  33-38
  3.4 辐射能信号引入蒸发系统数学模型  38-41
  3.5 本章小结  41-42
4 汽包水位的仿真与分析  42-56
  4.1 仿真程序  42-43
  4.2 烟气热力性质的计算  43-44
  4.3 水与水蒸汽物性参数的计算  44-45
  4.4 热力系统静态仿真结果与分析  45
  4.5 汽包压力和水位的动态仿真结果与分析  45-55
  4.6 本章小结  55-56
5 全文总结与建议  56-58
  5.1 全文总结  56-57
  5.2 后续工作的建议  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-66
附录攻读硕士学位期间科研成果  66

船用增压锅炉炉膛火焰检测和基于辐射能信号的汽包水位仿真

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