图像火检市场介绍(20110715)

新型可视化电站锅炉图像火焰检测系统烟台龙源电力技术股份有限公司2011-07-15电站锅炉图像火检技术的突破图像火检系统构成图像火检系统特点图像火检系统业绩目录以美国FORNEY、BALLEY和CE等公司为代表的红外线型或可见光型常规火焰检测技术，是基于对燃烧器喷口火焰亮度信号和脉动频率的检测来实现火焰有无判断。其火检视角必须对准火焰光强度和脉动频率最丰富的初始着火区，当负荷、煤质变化时适应性差。为了避免邻角和背景干扰，必须将火检视角设计成小视角（3°～5°）以求只检测本燃烧器喷口火焰着火区信息。传统火焰检测技术通过对燃烧器喷口火焰视频图像监测火焰燃烧状况，利用数字图像处理技术、模式识别技术进行火焰图像处理，实现单个燃烧器喷口火焰ON/OFF判断。大视角(90°)拍摄燃烧器喷口火焰，图像包含火焰全貌，燃烧区域特征、亮度、色彩等都将直接反映燃烧火焰的状况。信息量提高104-105数量级。具有锅炉运行全工况适应性，对煤种和负荷变化适应性很强，使燃烧火焰检测的可靠性得到了质的飞跃。给出燃烧稳定性信息，对提高锅炉运行安全性，提高燃烧效率和预防污染物生成具有积极作用。图像火焰检测技术电站锅炉图像火检技术的突破日本三菱最早进行图像火焰识别检测技术的研究，但未见工业应用报道。我国一些高校和科研单位都曾进行过图像火焰识别检测技术的研究，采用计算机进行火焰图像的处理，数字图像处理速度慢，外挂图像采集卡件，会受电脑病毒干扰，系统实时性、安全性差。采用图像光纤进行火焰图像的采集传送，图像质量差，不耐高温，寿命短。国内外研发情况从1997年开始本项目研究，历经三代产品升级和40多个工程实际应用，功能逐步完善，攻克了一系列难题：•火焰图像探头的开发研制；•采用数字信号处理（DSP）技术的专用火焰图像检测器的开发研制；•基于图像处理和模式识别技术的火焰图像检测判据的开发；•双电源冗余备用供电系统的开发；•燃烧稳定性分析的研究。本项目的研发情况电站锅炉图像火检技术的突破火焰信号的正确采集是准确检测的基础电站锅炉图像火检技术的突破可见光火检电站锅炉图像火检技术的突破常规火检的检测机理导致以下问题：1.火检探头安装与调整的矛盾2.火检探头小视场角与火焰大幅度飘移的矛盾3.火检参数静态整定与火焰状态动态变化的矛盾4.火检功能与燃烧诊断的矛盾信号检测错误MFT产生保护动作非计划停运，造成经济损失由于工况发生改变，导致黑龙变长可见光处理器误判为无火图像火检电站锅炉图像火检技术的突破1.视角大，信息丰富2.利用模式识别来检测，防止误判3.专用的图像处理硬件，功能强大4.多重安全性设计1)采用DSP快速完成海量图像处理运算，每台处理4路火焰视频图像，确保检测的实时性2)独立检测软件，无电脑病毒干扰，确保系统的稳定性3)以通信方式与上位机进行数据交流，参数设定直观准确1)可通过参数设置，更加准确反映火焰状况2)增强对工况变化的适应性3)可通过设定有效区域，完全避免“偷看”4)屏蔽背景干扰火焰图像传感器视角可达90度，能够摄取单个燃烧器喷口燃烧火焰图像，该图像包含火焰的所有特征区，确保后续检测的准确性，提高系统适应能力。ON/OFF电站锅炉图像火检技术的突破对比项图像火焰检测常规火检1当火焰稳定时，火焰检测判别的准确性准确准确2当煤质、工况变化引起火焰漂移时，火焰检测判别的准确性准确不准确3当存在背景和相邻火焰干扰“偷看”时，检测判别的准确性准确不准确4显示可直观看到单个燃烧器喷口火焰图像和实时的特征信息不能看到图像，只能用棒图显示火焰相对亮度值5当燃烧趋于恶化时的预报警能发出预报警信号不能发预报警信号6记录功能能提供168小时滚动记录的各燃烧器喷口火焰图像和长达一个月的特征参数（亮度、温度梯度等）的历史曲线通过DCS系统提供火焰亮度的历史曲线7指导燃烧调整功能运行人员可在集控室内直观看到每个燃烧器喷口的火焰图像，获取火焰的形态、色彩、温度场分布等信息，判断火焰燃烧状况，及时进行稳燃投入或调整配风，实现锅炉燃烧优化调整通过火焰亮度信号判断燃烧器喷口燃烧情况，指导燃烧调整的功能弱电站锅炉图像火检技术的突破图像火检系统构成图像火检系统特点图像火检系统业绩目录图像火检系统构成通讯模块上位机视频信号切换器视频信号分配器图像火焰检测器四画面分割器数字录像机可见光火焰检测器图像火检系统构成图像火检系统构成ON/OFF信号去DCS燃烧稳定性和预报警电站锅炉图像火检技术的突破图像火检系统构成图像火检系统特点图像火检系统业绩目录检测火焰图像，实时、准确、可靠地输出每个燃烧器火焰ON/OFF信号参与锅炉安全保护图像火检系统特点图像包含火焰的所有特征区，确保后续检测的准确性，提高火检系统适应锅炉工况变化能力。大视角火焰图像采集图像火检系统特点开发多种火检判断的复合判据，确保ON/OFF检测准确和工况变化适应性。多种火焰检测判据图像火检系统特点图像火检系统特点采用模式识别技术,设定特征区域,完全避免“偷看”,屏蔽背景干扰。解决“偷看”屏蔽背景干扰依据上位机直观显示的实时火焰特征值和历史曲线设定判断参数，并下传至快速高效的下位机，使图像火检ON/OFF判断的准确可靠。判断参数设置准确可靠图像火检系统特点抖动梯度抖动梯度下限抖动梯度上线视频图像显示人员准确了解燃烧工况，提高锅炉运行水平；清晰显示所有一次风喷口火焰图像和全炉膛火焰图像，便于运行图像火检系统特点视频图像记录火焰图像滚动记录，便于事故追忆和燃烧工况分析图像火检系统特点预报警和燃烧指导丰富的火焰信息，使运行人员更准确地掌握燃烧状况，有利于锅炉燃烧优化调整。燃烧恶化预报警和自动投入等离子点火系统或启动油枪，实现锅炉自动稳燃助燃。图像火检系统特点集控室远程操作和显示运行人员在运行室可清晰看到每个燃烧器喷口火焰图像和锅炉燃烧稳定性信息，便于对锅炉实施燃烧优化调整，适时投入助燃设备，提高锅炉运行的安全性，减少非计划停运次数，降低机组启停消耗的费用。图像火检系统特点电站锅炉图像火检技术的突破图像火检系统构成图像火检系统特点图像火检系统应用业绩目录图像火检系统应用业绩该技术已在国内130多台125MW～1000MW机组锅炉的直流和旋流燃烧器上成功应用，对锅炉的安全、稳定和经济运行都起到了非常积极的作用。江西丰城电厂---直流炉660MW江西丰城电厂1999年在1#机组首次使用图像火焰检测系统，点火过程中第一次通过视频图像观察到炉膛内每个喷燃口的燃烧情况,观察到有些喷燃口燃烧不稳,有的黑龙很长,有的黑龙没有。运行人员根据火焰图像及时调整燃烧,提高煤粉的燃尽度和锅炉燃烧效率,维持锅炉最佳燃烧,也保护了燃烧器不被烧坏。目前丰城电厂的6台机组使用图像火检表明:“火检正确动作率为100％,从未发生过一次误动,更未发生任何拒动现象,完全达到了机组设计者对火检设备的要求,充分发挥了火检保护的作用。有几次由于煤质的变化,导致锅炉燃烧不稳,最终火检发出信号，使锅炉及时跳炉。事后通过系统中的录放功能，查找出了灭火原因。在事故分析会上,认为灭火信号发的及时准确,保证了锅炉的运行安全。”图像火检系统典型案例华能大连电厂----旋流炉的调整华能大连电厂4×350MW均使用图像火检，1-2#炉为日本三菱的四角切园直流燃烧锅炉，3-4#炉为英巴的前后墙对冲旋流燃烧锅炉，采用可见光火检因负荷、煤质等变化和“偷看”问题多次跳闸误动，2001年至2004年4台机组先后改造为图像火检。电科院对3#机组燃烧器进行更换和调整，在机组调试过程中通过图像火焰监测发现部分燃烧器喷口火焰没有形成旋流燃烧特性，就地观火孔观察火焰旋转强度不够、燃烧不充分、燃烧不稳，运行人员通过图像火焰监控在线调整一次、二次、三次风优化燃烧器的燃烧，充分发挥图像火检实时在线监视和检测功能对锅炉运行的指导作用，使每个燃烧器都处于正常工作状态。华能大连电厂在2006年6月破200MW以上机组安全稳定连续运行638天世界纪录的报告中指出:“图像火焰检测系统具有检测分析结果准确可靠,易于运行中维护调整,具备智能分析功能,能够适应不同运行工况。其可靠的工作性能是机组安全稳定连续运行的有力保证”,“尤为重要的是其全图像显示功能为锅炉专业人员强化燃烧管理，优化燃烧提供了非常有效的观察手段。”图像火检系统典型案例华能沁北电厂---与少油点火自动联动投稳燃华能沁北电厂3#、4#炉为2×600MW前后墙对冲轴向旋流燃烧锅炉，每个煤燃烧器所配“一对一”煤火检为图像火检，具有火焰准确检测和实时图像显示功能，同时把图像火检的判断与少油点火投入稳燃加入DCS控制，实现自动联动。当投入自动时，单个煤燃烧器喷口燃烧恶化时图像火检给出燃烧恶化报警开关量，小油枪自动投入,实现自动稳燃的功能，提高锅炉运行的安全性，减少非计划停运次数，降低机组启停消耗的费用。图像火检系统典型案例国电康平发电厂--全炉使用图像火检，等离子阶段火检投入保护康平无燃油2×600MW超临界机组为前后墙对冲燃烧方式,每台炉配有30只旋流燃烧器,前后墙各15只,分三层对称布置。前墙和后墙的下层共10只燃烧器为等离子燃烧器,在锅炉点火启炉阶段等离子电弧直接引燃煤粉,保证锅炉冷态启动条件下配合磨煤机完成制粉、点火、稳燃，实现锅炉无燃油启炉运行；在锅炉高负荷运行阶段,该燃烧器作为正常主燃烧器使用,此时炉膛温度较高,不需投燃油也可启动其它磨煤机继续升负荷,使机组达到无燃油燃烧使用。全炉30只煤粉燃烧器都配有图像火检装置实现锅炉灭火保护的火检功能，同时还实现了监视等离子点火燃烧器火焰的功能。在等离子点火阶段，燃烧器火焰主要呈直流特性，火检系统自动切换为等离子模式进行燃烧判断，实现等离子启炉阶段的火焰检测。当锅炉升温逐渐进入正常燃烧后，等离子退出，火焰呈明显的旋流特性，火检系统自动切换为正常模式进行燃烧判断，保证锅炉的安全运行。通过这种方式，火检系统实现了从启炉到正常运行的全程监控和安全保护功能，确保了锅炉全过程的安全经济运行。图像火检系统典型案例图像火检系统应用业绩无油电站等离子点火的专业配套火检图像火检系统是等离子点火系统的专业配合火检，等离子点火系统采用分级点火技术，火焰形态是“粉包火”状态，这种“粉包火”的燃烧火焰其可见光和红外线的特性都与正常燃烧器有较大差别。常规火检无法准确判断其着火状态。燃烧器喷口火焰在等离子投运和在等离子非投运状态时的火焰形状也有很大的变化，常规火检根本无法满足其实际工况变化情况。图像火检系统的DSP智能处理系统具有多判据检测功能,可以根据等离子的投运状态和负荷来自动选择不同的检测判断，保证在不同工况下都能准确发出判断信号，这为使用等离子点火启炉投入火检保护提供了保障。图像火检系统应用业绩图像火焰监视系统在等离子和少油点火锅炉上的成功应用图像火检的关键技术图像火检探头和监视管理系统还在1000多台安装等离子和100多台小油枪点火装置的锅炉上得到成功应用,使这种内燃式燃烧器喷口燃烧火焰图像直观地显示在集控室大屏幕上,作为在集控室操作和调整燃烧器的依据.许多发电厂在等离子点火装置投运和不投运期间都使用配套的图像火检,以代替其常规进口的火检装置来对锅炉进行安全监测。图像火检系统应用效果图像火检系统已应用十余年,已应用的图像火检系统运行情况良好，现场维护量小,设备成熟稳定,系统功能完善,可以明显地提高锅炉的安全性和经济性,减少锅炉的非计划停运次数和恶性事故的发生，该技术为电站锅炉的安全生产和能源节约做出贡献。2006.6召开鉴定会，鉴定结论为“该技术对电站锅炉安全、稳定、高效运行具有重要意义。属国内首创，达到国际先进水平”科学技术成果鉴定2006年度中国电力科学技术三等奖2006年中国国电集团科技进步一等奖荣誉证书锅炉图像火检技术所获得的奖项结束语谢谢大家