1.本发明涉及安全监测技术领域，具体涉及一种锅炉系统受热面安全诊断系统及方法。
背景技术：
2.为实现锅炉受热面的安全诊断，本公开由不同子系统配合构建锅炉受热面安全管理体系，主要包括四管管理及超温预警系统、受热面结焦监测系统和灰渣识别预警系统。
3.一、四管管理及超温预警系统
4.该系统首先按照技术规范书增加65个壁温测点，通过采集锅炉海量壁温监测的历史及实时数据(及其他壁温管理相关的运行数据)，结合大数据分析与机器学习算法，自动跟踪壁温趋势，提供超温部位、幅度、分级预警，显示直观、数据定量，便于运行人员日常检查跟踪。
5.二、受热面结焦监测系统
6.受热面的结焦结渣现象严重威胁煤粉锅炉受热面安全。为解决这一问题，该系统通过光学手段进行积灰动态进行直接监测。通过光学方法，结合先进的图像分析技术和智能算法，能够直观获取炉内各受热面的积灰结渣状态。
7.三、灰渣识别预警系统
8.采用耐高温锅炉结焦检测系统观察锅炉部分受热面的结焦状态，输出实时监测图像；对拍摄得到的灰渣图像，采用图像分析技术进行分析，获得直观的炉内受热面积灰结渣状态表征。
9.对四管壁温的管理及超温预警机制的研究是结合数据挖掘技术与数学统计方法，通过对历史数据学习，确定机组多工况下基准值；基于核密度估计对四管壁温的分布进行分析，确定预警等级；根据壁温实际运行参数与基准值的偏离程度，结合滑动窗口检测技术，统计窗口时间内的平均值，实现四管的超温预警。
10.本部分研究内容主要包括：稳态筛选与工况划分、壁温多工况下基准值和超温预警研究三部分内容。
11.(1)稳态筛选与工况划分：对机组历史运行数据、设计数据和热力性能实验数据进行收集整理建立历史数据库。考虑到为满足电网调峰需求，煤电机组运行工况常处于动态变化过程这一客观情况，对历史数据进行稳态筛选，以去除历史数据中混杂着的大量非稳态运行数据，确定稳态工况库。在此基础上，依据负荷、环境温度等边界条件对工况进行划分。
12.(2)壁温多工况下基准值的确定：基于fcm聚类算法对壁温的历史数据进行聚类，结合silhouette聚类有效评价函数来确定最佳分类数，选取聚类中心作为基准值。
13.(3)壁温超温预警：基于滑动窗口检测技术，解决机组运行时的不确定因素和随机干扰(如传感器的测量误差)等对壁温的影响。通过统计窗口时间内壁温的平均值来确定超温等级，消除不确定性的干扰，提高预警准确性与可靠性。如图1所示。
14.电站锅炉受热面结焦诊断利用图像处理中边缘检测法检测出结焦区域的轮廓。图像边缘是图像局部特性不连续的反映，它标志着一个区域的终结和另一个区域的开始。边缘检测首先检出图像局部特性的不连续性，然后再将这些不连续的边缘像素连接起来就构成了边缘。结合其它图像处理方法，将结焦区域和背景区域分离开来。结焦区域的形状往往是不规则的几何形状，选取定量的参数描述这些不规则的区域。结焦区域的形状随着时间发生变化。结焦区域内部的像素灰度分布(概率分布)随时间也发生变化。
15.以时间序列分析技术为基础定量描述特征参数(描述结焦区域的参数)，常用的时间序列分析模型包括自回归模型、移动平均模型、自回归移动平均模型、自回归差分移动平均模型、广义自回归条件异方差模型等。
技术实现要素：
16.针对现有技术的不足，本发明公开了一种锅炉系统受热面安全诊断系统及方法，用于解决燃煤锅炉受热面的表面在积灰结渣后会造成传热系数变小、热交换恶化，致使排烟温度升高，锅炉效率降低。此外，电厂的运行煤种经常与设计煤种偏差很大，致使锅炉积灰结渣问题变得严重的问题。
17.本发明通过以下技术方案予以实现：
18.第一方面，本发明提供了一种锅炉系统受热面安全诊断系统，包括
19.综合服务器，用于接收电厂sis或pi系统中获取的实时监测数据，并进行运算分析；
20.接口机，用于通信桥接，通过opc接口形式将电厂sis或pi系统中获取实时监测数据传输至所述综合服务器；
21.浏览器客户端，通过web服务器实现与系统功能模块的交互。
22.更进一步的，所述综合服务器包括四管超温预警模型、结焦识别模型及灰渣识别模型。
23.更进一步的，所述综合服务器对实时数据进行运算分析后，将计算结果存放到关系数据库。
24.更进一步的，所述综合服务器为windows server 2010。
25.更进一步的，所述综合服务器前端采用java语言编写。
26.更进一步的，所述关系数据库采用mysql。
27.更进一步的，所述关系数据库采用现场自配的sis或者pi数据库时，前端采用与sis兼容语言编写。
28.更进一步的，所述关系数据库采用现场自配的sis或者pi数据库时，所述综合服务器将计算结果存放到sis数据库服务器。
29.更进一步的，所述系统开发于browse/system架构模式。
30.第二方面，本发明提供了一种锅炉系统受热面安全诊断方法，所述方法使用第一方面所述的锅炉系统受热面安全诊断系统，所述方法通过监测稳定状态下各对流受热面的烟气流动阻力和烟气温度、烟气流量等参数，结合各对流受热面结构，建立对流受热面管壁灰污层的积灰厚度在线计算模型，并以此进行对锅炉系统受热面的安全诊断。
31.本发明的有益效果为：
32.本发明通过测定锅炉各对流受热面前后压差、温度，结合锅炉各个对流受热面结构参数，根据机组燃烧煤种的元素分析和机组漏风系数等，拟采用编程开发积灰厚度计算模型，并将实时计算结果发布至web显示界面，客户机可基于浏览器方式进行访问，解决了燃煤锅炉受热面的表面在积灰结渣后会造成传热系数变小、热交换恶化，致使排烟温度升高，锅炉效率降低，以及电厂的运行煤种经常与设计煤种偏差很大，致使锅炉积灰结渣问题变得严重的问题。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是基于滑动窗口技术的壁温预警图；
35.图2是对流受热面积灰厚度在线监测系统图；
36.图3是方案1锅炉系统受热面安全诊断系统框架图；
37.图4是方案1系统数据流转过程图；
38.图5是方案2锅炉系统受热面安全诊断系统框架图；
39.图6是方案2系统数据流转过程图。
具体实施方式
40.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.实施例1
42.本实施例提供一种锅炉系统受热面安全诊断方法，根据管壁表面积灰厚度与烟气流动阻力之间的本质关系，建立利用烟气压降直接计算锅炉对流受热面积灰厚度的模型。
43.参照图2所示，本实施例通过监测稳定状态下各对流受热面的烟气流动阻力和烟气温度、烟气流量等参数，结合各对流受热面结构，建立对流受热面管壁灰污层的积灰厚度在线计算模型。
44.本实施例形成锅炉尾部烟道各个对流受热面的在线积灰计算工艺包。
45.本实施例方法通过测定锅炉各对流受热面前后压差、温度，结合锅炉各个对流受热面结构参数，根据机组燃烧煤种的元素分析和机组漏风系数等，拟采用编程开发积灰厚度计算模型，并将实时计算结果发布至web显示界面，客户机可基于浏览器方式进行访问。
46.实施例2
47.本实施例提供一种锅炉系统受热面安全诊断系统，包括
48.综合服务器，用于接收电厂sis或pi系统中获取的实时监测数据，并进行运算分析；
49.接口机，用于通信桥接，通过opc接口形式将电厂sis或pi系统中获取实时监测数
据传输至所述综合服务器；
50.浏览器客户端，通过web服务器实现与系统功能模块的交互。
51.本实施例解决了燃煤锅炉受热面的表面在积灰结渣后会造成传热系数变小、热交换恶化，致使排烟温度升高，锅炉效率降低，以及电厂的运行煤种经常与设计煤种偏差很大，致使锅炉积灰结渣问题变得严重的问题。
52.实施例3
53.在具体实施层面，本实施例提供方案1的一种锅炉系统受热面安全诊断系统框架。
54.本实施例锅炉系统受热面安全诊断系统基于browse/system(b/s)架构模式开发，关系数据库采用mysql，服务器系统为windows server 2010，前端采用java语言编写。
55.本实施例系统包含接口机、综合服务器、浏览器客户端三部分，系统整体架构如图3和图4所示.
56.本实施例通过opc接口形式从电厂sis或pi系统中获取实时监测数据并送入综合服务器。
57.本实施例综合服务器包含四管超温预警模型、结焦识别模型及灰渣识别模型，由接口机通信得到的实时数据经综合服务器进行运算分析，计算结果存放到mysql数据库服务器中。
58.本实施例客户端使用浏览器访问web服务器实现与系统功能模块的交互。
59.实施例4
60.在具体实施层面，本实施例提供方案2的一种锅炉系统受热面安全诊断系统框架。
61.本实施例锅炉系统受热面安全诊断系统基于browse/system(b/s)架构模式开发，关系数据库采用现场自配的sis或者pi数据库，前端采用与sis兼容语言编写。
62.本实施例系统包含综合服务器、浏览器客户端两部分，系统整体架构如图5和图6所示。
63.本实施例通过从电厂sis或pi系统中获取实时监测数据并送入综合服务器。
64.本实施例综合服务器包含四管超温预警模型、结焦识别模型及灰渣识别模型，由接口机通信得到的实时数据经综合服务器进行运算分析，计算结果存放到sis数据库服务器中；客户端使用浏览器访问。
65.综上，本发明通过测定锅炉各对流受热面前后压差、温度，结合锅炉各个对流受热面结构参数，根据机组燃烧煤种的元素分析和机组漏风系数等，拟采用编程开发积灰厚度计算模型，并将实时计算结果发布至web显示界面，客户机可基于浏览器方式进行访问，解决了燃煤锅炉受热面的表面在积灰结渣后会造成传热系数变小、热交换恶化，致使排烟温度升高，锅炉效率降低，以及电厂的运行煤种经常与设计煤种偏差很大，致使锅炉积灰结渣问题变得严重的问题。
66.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。