圖像火檢070605

1、新型可視化電站鍋爐圖像火焰檢測系統(tǒng)新型可視化電站鍋爐圖像火焰檢測系統(tǒng) 煙臺龍源電力技術股份有限公司電站鍋爐圖像火檢技術發(fā)展概述圖像火檢技術的突破圖像火檢系統(tǒng)構成圖像火檢系統(tǒng)的應用目錄以美國以美國FORNEYFORNEY、BALLEY和和CE等等公司為代表的紅外線型或可見光公司為代表的紅外線型或可見光型常規(guī)火焰檢測技術，是基于對型常規(guī)火焰檢測技術，是基于對燃燒器噴口火焰亮度信號和脈動燃燒器噴口火焰亮度信號和脈動頻率的檢測來實現(xiàn)火焰有無判斷。頻率的檢測來實現(xiàn)火焰有無判斷。其火檢視角必須對準火焰光強度其火檢視角必須對準火焰光強度和脈動頻率最豐富的初始著火區(qū)，和脈動頻率最豐富的初始著火區(qū)，當負荷、煤質

2、變化時適應性差。當負荷、煤質變化時適應性差。為了避免鄰角和背景干擾，必須為了避免鄰角和背景干擾，必須將火檢視角設計成小視角將火檢視角設計成小視角（35）以求只檢測本燃燒器噴口以求只檢測本燃燒器噴口火焰著火區(qū)信息?；鹧嬷饏^(qū)信息。傳統(tǒng)火焰檢測技術通過對燃燒器噴口火焰視頻圖像監(jiān)測火焰燃燒狀況，通過對燃燒器噴口火焰視頻圖像監(jiān)測火焰燃燒狀況，利用數(shù)字圖像處理技術、模式識別技術進行火焰圖利用數(shù)字圖像處理技術、模式識別技術進行火焰圖像處理，實現(xiàn)單個燃燒器噴口火焰像處理，實現(xiàn)單個燃燒器噴口火焰ON/OFF判斷。判斷。大視角大視角( 90)拍攝燃燒器噴口火焰，圖像包含火焰拍攝燃燒器噴口火焰，圖像包含火焰全貌，

3、燃燒區(qū)域特征、亮度、色彩等都將直接反映全貌，燃燒區(qū)域特征、亮度、色彩等都將直接反映燃燒火焰的狀況。信息量提高燃燒火焰的狀況。信息量提高104-105數(shù)量級。數(shù)量級。具有鍋爐運行全工況適應性，對煤種和負荷變化適應具有鍋爐運行全工況適應性，對煤種和負荷變化適應性很強，使燃燒火焰檢測的可靠性得到了質的飛躍。性很強，使燃燒火焰檢測的可靠性得到了質的飛躍。直觀圖像顯示和燃燒穩(wěn)定分析，對提高鍋爐運行安全直觀圖像顯示和燃燒穩(wěn)定分析，對提高鍋爐運行安全性，提高燃燒效率和預防污染物生成具有積極作用。性，提高燃燒效率和預防污染物生成具有積極作用。圖像火焰檢測技術電站鍋爐圖像火檢技術發(fā)展概述 火焰隨負荷、煤質、配風

4、等變化產(chǎn)生漂移時，火焰信號采樣的不準確火焰隨負荷、煤質、配風等變化產(chǎn)生漂移時，火焰信號采樣的不準確導致導致“誤動誤動”和和“拒動拒動”，常規(guī)火檢對工況變化的適應性差。，常規(guī)火檢對工況變化的適應性差。電站鍋爐圖像火檢技術發(fā)展概述 1.1.火檢探頭安裝與調(diào)整的矛盾火檢探頭安裝與調(diào)整的矛盾 2.2.火檢探頭小視場角與火焰大幅度飄移的矛盾火檢探頭小視場角與火焰大幅度飄移的矛盾 3.3.火檢參數(shù)靜態(tài)整定與火焰狀態(tài)動態(tài)變化的矛盾火檢參數(shù)靜態(tài)整定與火焰狀態(tài)動態(tài)變化的矛盾 4.4.火檢功能與燃燒診斷的矛盾火檢功能與燃燒診斷的矛盾 這些矛盾導致常規(guī)火檢對鍋爐運行的全工況適應性差這些矛盾導致常規(guī)火檢對鍋爐運行的全

5、工況適應性差, ,火焰檢測判斷火焰檢測判斷存在存在“誤動誤動”或或“拒動拒動”問題，這是常規(guī)火檢無法逾越的屏障。問題，這是常規(guī)火檢無法逾越的屏障。 由于火檢由于火檢“誤動誤動”發(fā)出發(fā)出“跳停磨煤機跳停磨煤機”甚至甚至“MFT”,MFT”,導致鍋爐非計劃導致鍋爐非計劃停運停運, ,運行人員提前進行投油助燃或鍋爐重新啟動都將增加運行用油成本運行人員提前進行投油助燃或鍋爐重新啟動都將增加運行用油成本, ,造成不必要經(jīng)濟損失造成不必要經(jīng)濟損失, ,增加鍋爐運行成本增加鍋爐運行成本, ,同時使上網(wǎng)供電質量下降。同時使上網(wǎng)供電質量下降。 常規(guī)火檢的檢測機理導致以下問題常規(guī)火檢的檢測機理導致以下問題電站鍋爐

6、圖像火檢技術發(fā)展概述日本三菱最早進行圖像火焰識別日本三菱最早進行圖像火焰識別檢測技術的研究，但未見工業(yè)應檢測技術的研究，但未見工業(yè)應用報道。用報道。我國一些高校和科研單位都曾進我國一些高校和科研單位都曾進行過圖像火焰識別檢測技術的研行過圖像火焰識別檢測技術的研究，采用計算機進行火焰圖像的究，采用計算機進行火焰圖像的處理，數(shù)字圖像處理速度慢，外處理，數(shù)字圖像處理速度慢，外掛圖像采集卡件，會受電腦病毒掛圖像采集卡件，會受電腦病毒干擾，系統(tǒng)實時性、安全性差。干擾，系統(tǒng)實時性、安全性差。采用圖像光纖進行火焰圖像采集采用圖像光纖進行火焰圖像采集傳像質量差，不耐高溫，壽命低傳像質量差，不耐高溫，壽命低國內(nèi)

7、外研發(fā)情況國內(nèi)外研發(fā)情況從1997年開始本項目研究，歷經(jīng)三代產(chǎn)品升級和40多個工程實際應用，功能逐步完善，攻克了一系列難題：火焰圖像探頭的開發(fā)研制；火焰圖像探頭的開發(fā)研制；采用數(shù)字信號處理（采用數(shù)字信號處理（DSP）技術的專用火焰圖像）技術的專用火焰圖像檢測器的開發(fā)研制檢測器的開發(fā)研制；基于圖像處理和模式識別技術的火焰圖像檢測基于圖像處理和模式識別技術的火焰圖像檢測判據(jù)的開發(fā)判據(jù)的開發(fā)；雙電源冗余備用供電系統(tǒng)的開發(fā)雙電源冗余備用供電系統(tǒng)的開發(fā)；燃燒穩(wěn)定性分析的研究； 本項目的研發(fā)情況電站鍋爐圖像火檢技術發(fā)展概述 2006.6召開鑒定會，鑒定結論為召開鑒定會，鑒定結論為“該技術對電站鍋爐安全、穩(wěn)

8、定、高效該技術對電站鍋爐安全、穩(wěn)定、高效運行具有重要意義。屬國內(nèi)首創(chuàng)，達到國際先進水平運行具有重要意義。屬國內(nèi)首創(chuàng)，達到國際先進水平”科學技術成果鑒定2006年度中國電力科學技術三等獎年度中國電力科學技術三等獎2006年中國國電集團科技進步一等獎年中國國電集團科技進步一等獎 榮譽證書電站鍋爐圖像火檢技術發(fā)展概述電站鍋爐圖像火檢技術發(fā)展概述 中國電機工程學會在山東煙臺市組織了“電站鍋爐圖像火焰檢測系統(tǒng)”項目技術鑒定會。中國電機工程學會理事長陸延昌教授級高級工程師擔任鑒定委員會主任委員，東南大學能源與環(huán)境工程學院院長金保昇教授任副主任委員，崔志強、劉冉星、李衛(wèi)華、許繼剛、薛建中、楊平、馬增益等有關

9、專家參與了評價，對煙臺龍源電力技術有限公司和煙臺海融電力技術有限公司共同開發(fā)的“電站鍋爐圖像火焰檢測系統(tǒng)”進行了技術鑒定，并赴魯能煙臺電廠現(xiàn)場查看了該成果的實際應用情況。 鑒定意見認為：電站鍋爐圖像火焰檢測系統(tǒng)的成功開發(fā),解決了圖像火焰檢測的多項關鍵技術問題,對電站鍋爐安全、穩(wěn)定、高效運行具有重要意義.該技術屬國內(nèi)首創(chuàng)，達到國際先進水平。電站鍋爐圖像火檢技術發(fā)展概述電站鍋爐圖像火檢技術發(fā)展概述電站鍋爐圖像火檢技術發(fā)展概述電站鍋爐圖像火檢技術發(fā)展概述圖像火檢技術的突破圖像火檢系統(tǒng)構成圖像火檢系統(tǒng)應用目錄突破國內(nèi)外常規(guī)火檢的檢測機理，通過檢測火焰圖像監(jiān)測鍋爐燃燒狀況；突破國內(nèi)外常規(guī)火檢的檢測機理，

10、通過檢測火焰圖像監(jiān)測鍋爐燃燒狀況；1、檢測機理圖像火檢技術的突破 火焰圖像傳感器視角可達90度，能夠攝取單個燃燒器噴口燃燒火焰圖像，該圖像包含火焰的所有特征區(qū)，確保后續(xù)檢測的準確性，提高系統(tǒng)適應能力。2、大視角的火焰圖像采集、大視角的火焰圖像采集圖像火檢技術的突破多種檢測判據(jù)實現(xiàn)各種燃燒器噴口火焰的準確檢測3、多種火焰檢測判據(jù)、多種火焰檢測判據(jù)圖像火檢技術的突破圖像火檢技術的突破采用模式識別技術，完全避免采用模式識別技術，完全避免“偷看偷看”, ,屏蔽背景干擾屏蔽背景干擾。4、解決了、解決了“偷看偷看”和背景干擾問題和背景干擾問題 準確檢測每個燃燒器噴口火焰，準確檢測每個燃燒器噴口火焰，ON/

11、OFFON/OFF信號送入信號送入FSSSFSSS或或DCSDCS參與參與鍋爐安全保護，鍋爐安全保護，燃燒穩(wěn)定性信息可通過RS232送入DCS系統(tǒng)。5、參與鍋爐安全保護、參與鍋爐安全保護圖像火檢技術的突破6、視頻圖像顯示、視頻圖像顯示 清晰顯示所有一次風噴口火焰圖像和全爐膛火焰圖像，便于運行清晰顯示所有一次風噴口火焰圖像和全爐膛火焰圖像，便于運行人員準確了解燃燒工況，提高鍋爐運行水平人員準確了解燃燒工況，提高鍋爐運行水平； 圖像火檢技術的突破7、視頻圖像記錄、視頻圖像記錄火焰圖像火焰圖像72小時滾動記錄，便于事故追憶和燃燒工況分析。小時滾動記錄，便于事故追憶和燃燒工況分析。圖像火檢技術的突破8

12、、提供豐富燃燒信息、提供豐富燃燒信息 數(shù)字化分析燃燒器噴口火焰，獲得豐富的火焰燃燒狀況信息，使運行數(shù)字化分析燃燒器噴口火焰，獲得豐富的火焰燃燒狀況信息，使運行人員更準確地掌握燃燒狀況，有利于鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整。人員更準確地掌握燃燒狀況，有利于鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整。圖像火檢技術的突破9、燃燒指導、燃燒指導 在運行室可清晰看到每個燃燒器噴口火焰圖像和鍋爐燃燒穩(wěn)定性信息，在運行室可清晰看到每個燃燒器噴口火焰圖像和鍋爐燃燒穩(wěn)定性信息，便于對鍋爐實施燃燒優(yōu)化調(diào)整，適時投入助燃設備，提高鍋爐運行穩(wěn)定性，便于對鍋爐實施燃燒優(yōu)化調(diào)整，適時投入助燃設備，提高鍋爐運行穩(wěn)定性，減少非計劃停運次數(shù)，降低機組啟停消耗的費用。

13、減少非計劃停運次數(shù)，降低機組啟停消耗的費用。圖像火檢技術的突破圖像火檢技術的突破序號對比項圖像火焰檢測常規(guī)火檢（可見光/紅外光火檢）1當火焰穩(wěn)定時，火焰檢測判別的準確性 準確 準確2當煤質、工況變化引起火焰漂移時，火焰檢測判別的準確性 準確 不準確3當存在背景和相鄰火焰干擾“偷看”時，檢測判別的準確性 準確 不準確4顯示可直觀看到單個燃燒器噴口火焰圖像和實時的特征信息（亮度、溫度梯度等）不能看到圖像，只能用棒圖顯示火焰相對亮度值5當燃燒趨于惡化時的預報警發(fā)出預報警信號不發(fā)預報警信號6記錄功能能提供72小時滾動記錄的各燃燒器噴口火焰圖像和長達一個月的特征參數(shù)（亮度、溫度梯度等）的歷史曲線能提供火

14、焰亮度的歷史曲線7指導燃燒調(diào)整功能運行人員可在集控室內(nèi)直觀看到每個燃燒器噴口的火焰圖像，獲取火焰的形態(tài)、色彩、溫度場分布等信息，判斷火焰燃燒狀況，及時進行穩(wěn)燃投入或調(diào)整配風，實現(xiàn)鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整通過火焰亮度信號判斷燃燒器噴口燃燒情況，指導燃燒調(diào)整的功能弱電站鍋爐圖像火檢技術發(fā)展概述圖像火檢技術的突破圖像火檢系統(tǒng)構成圖像火檢系統(tǒng)應用目錄圖像火檢系統(tǒng)構成 圖像火檢系統(tǒng)的核心是對燃燒火焰圖像的檢測分析,輸出單個燃燒器火焰ON/OFF信號。系統(tǒng)包括對視頻信號的采集、傳輸、放大、錄制、顯示和分析。圖像火檢系統(tǒng)構成圖像火檢系統(tǒng)構成通訊模塊通訊模塊上位機上位機視頻信號切換器視頻信號切換器視頻信號分配器視頻信

15、號分配器圖像火焰檢測器圖像火焰檢測器四畫面分割器四畫面分割器十六畫面分割器十六畫面分割器數(shù)字錄像機數(shù)字錄像機可見光火焰檢測器可見光火焰檢測器電站鍋爐圖像火檢技術發(fā)展概述圖像火檢技術的突破圖像火檢系統(tǒng)構成圖像火檢系統(tǒng)的應用目錄圖像火檢系統(tǒng)的應用 該技術已在國內(nèi)該技術已在國內(nèi)150150多臺多臺125MW125MW1000MW1000MW機組鍋機組鍋爐的直流和旋流燃燒器上成功應用，對鍋爐的安爐的直流和旋流燃燒器上成功應用，對鍋爐的安全、全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行都起到了非常積極的作用。穩(wěn)定和經(jīng)濟運行都起到了非常積極的作用。 圖像火檢系統(tǒng)的應用 1 1、江西豐城電廠、江西豐城電廠4 4300MW300MW機

16、組使用表明：機組使用表明：“火檢正確動作率火檢正確動作率為為100100, ,從未發(fā)生過一次誤動從未發(fā)生過一次誤動, ,更未發(fā)生任何拒動現(xiàn)象更未發(fā)生任何拒動現(xiàn)象, ,完全達到了完全達到了機組設計者對火檢設備的要求，充分發(fā)揮了火檢保護的作用機組設計者對火檢設備的要求，充分發(fā)揮了火檢保護的作用”。 圖像火檢對滅火保護邏輯的指導：根據(jù)每次動作的火焰錄像圖像火檢對滅火保護邏輯的指導：根據(jù)每次動作的火焰錄像和邏輯中做下的各種延時信號記錄，反復分析認為在火焰圖像中和邏輯中做下的各種延時信號記錄，反復分析認為在火焰圖像中熄火后熄火后5-8s5-8s發(fā)出發(fā)出MFTMFT信號較為合適。因此信號較為合適。因此,

17、,在實際邏輯中首次發(fā)出在實際邏輯中首次發(fā)出機組火焰故障信號后加入了機組火焰故障信號后加入了5s5s延時再發(fā)出延時再發(fā)出MFTMFT信號。信號。 圖像火檢系統(tǒng)的應用 2 2、華能大連電廠、華能大連電廠4 4350MW350MW機組破機組破200MW200MW以上機組安全穩(wěn)以上機組安全穩(wěn)定連續(xù)運行定連續(xù)運行633633天（至天（至20062006年年6 6月）世界紀錄的報告中指出：月）世界紀錄的報告中指出： “ LY2000LY2000型圖像火焰檢測系統(tǒng)可靠的工作性能是機組安型圖像火焰檢測系統(tǒng)可靠的工作性能是機組安全穩(wěn)定連續(xù)運行的有力保證全穩(wěn)定連續(xù)運行的有力保證” ，“其全圖像顯示功能為其全圖像顯

18、示功能為鍋爐專業(yè)人員強化燃燒管理，優(yōu)化燃燒提供了非常有效的鍋爐專業(yè)人員強化燃燒管理，優(yōu)化燃燒提供了非常有效的觀察手段觀察手段” ，對，對3#-4#3#-4#爐墻式對沖旋流燃燒器運行調(diào)試發(fā)爐墻式對沖旋流燃燒器運行調(diào)試發(fā)揮重要作用。揮重要作用。 圖像火檢系統(tǒng)的應用圖像火檢系統(tǒng)圖像火檢系統(tǒng)的應用 3 3、大唐張家口電廠在其成果報告中指出：、大唐張家口電廠在其成果報告中指出：“系統(tǒng)首次系統(tǒng)首次（20002000年）投運至今的運行情況表明，該裝置投運效果年）投運至今的運行情況表明，該裝置投運效果良好，解決了相鄰煤層的火焰良好，解決了相鄰煤層的火焰“偷看偷看”對火焰檢測的影響；對火焰檢測的影響；能夠正確動作，從未誤發(fā)過全爐膛滅火信號能夠正確動作，從未誤發(fā)過全爐膛滅火信號”。 圖像火檢系統(tǒng)圖像火檢系統(tǒng)的應用 4 4、華能辛店電廠利用圖像顯示和回放功能分析跳爐原因：、華能辛店電廠利用圖像顯示和回放功能分析跳爐原因： 2004年7月16日16:10:42，1爐MFT動作、首出為“失去全爐膛火焰”,16:15:42復位MFT后恢復正常運行。當時,1機組負荷163MW 5臺磨煤機運行,16:09:25 B磨煤機因出口煤粉分配器漏粉停運檢修,運行人員提高將一