一种锅炉壁温的超温控制方法、系统、设备以及存储介质与流程

本发明涉及锅炉壁温控制的，尤其是涉及一种锅炉壁温的超温控制方法、系统、设备以及存储介质。

背景技术：

1、目前，锅炉过热器、锅炉再热器的频繁超温是造成火电机组非正常停机的重要故障因素之一，为提高对火电机组的运行安全性，对锅炉超温管壁进行精准定位也提出了更高的要求。

2、现有的锅炉超温管壁管控方式主要是在每个管壁上人工设置多个测温点，通过管理后台人工观测每个测温点的超温情况，并进行人为判断，结合管理人员的工作经验进行超温判断并控制对应的火电机组停机并对超温管道进行更换，但是，仅有当值人员才能发现并判断超温现象是否需要进行停机更换，时效较低且依赖于当值人员的人为判断准确概率，对管壁超温判断没有形成统一的判断标准，影响超温管壁的判断准确性。

技术实现思路

1、为了提高超温管壁的控制准确性，本技术提供一种锅炉壁温的超温控制方法、系统、设备以及存储介质。

2、第一方面，本技术的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种锅炉壁温的超温控制方法，包括：

4、获取当前选定管道所有测温点的管道壁温参数，并计算所述管道壁温参数对应的单点超温应力；

5、分别计算所述当前选定管道的直管和管壁连接弯折位置对应的吸热焓增量，根据所述吸热焓增量和所述单点超温应力构建炉内热偏差曲线；

6、根据所述炉内热偏差曲线计算相邻测温点的吸热偏差幅值，根据所述吸热偏差幅值预测当前选定管道的管道疲劳寿命；

7、根据所述管道疲劳寿命对管壁超温点进行预先标记，并将所述管壁超温点的管道疲劳数据发送至对应权限的管理端进行异常报警处理。

8、通过采用上述技术方案，对当前选定管道的所有测温点的管道壁温数据进行多方位计算，提高对每个测温点的单点超温应力的计算准确性，并结合当前锅炉中的直管和管壁连接弯折位置的多点测温的吸热焓增量构建炉内热偏差曲线，有助于更加直观地表示锅炉管壁内部的热量变化，进而对相邻测温点之间的吸热偏差幅值进行管道疲劳寿命预测，将管道疲劳预测参数精确到相邻测温点之间的吸热温度变化，提高管道疲劳寿命预测的准确性，并结合多重管壁超温风险设置对应的管理权限，并按照定值比对结果将管道疲劳数据提前发送至对应权限的管理端进行异常报警，提高管道超温风险发现的及时性，本技术通过增设多重测温点，大幅度提升了壁温超温报警的时效性和扩大了壁温监控的覆盖范围，结合不同位置的吸热偏差和超温应力变化来准确预测管道疲劳寿命，大幅度提高了锅炉管壁的超温控制准确性。

9、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述计算所述管道壁温参数对应的单点超温应力，具体包括：

10、获取每个测温点在高温条件下的高温形变数据和管壁内外温差数据；

11、根据所述高温形变数据和所述管壁内外温差数据，构建所述当前选定管道的温度变化与管壁形变之间的热应力关联关系；

12、若当前测温点位于直管管壁位置时，根据所述热应力关联关系，并结合公式(1)计算直管测温点处的单点超温应力，公式(1)如下所示：

13、

14、其中，所述σ直表示直管测温点位置处的单点超温应力，e表示当前选定管道材料对应的弹性模量，α表示管道热膨胀量，l0表示当前直管形态下的管道长度，l管表示当前选定管道的原始长度，τ内-τ外表示当前测温点的管壁内外温差，表示当前测温点的高温形变参数，θ表示当前测温点的弯折情况。

15、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述计算所述管道壁温参数对应的单点超温应力，还包括：

16、若当前测温点位于弯折管壁位置时，根据所述热应力关联关系，并结合公式(2)计算弯折测温点处的单点超温应力，公式(2)如下所示：

17、

18、其中，(1-cosθ)表示弯折侧位点位置处的管壁所吸收的热量，θ表示当前测温点位置处的管道弯折角度。

19、通过采用上述技术方案，结合管壁内外温差情况构建内外温差与管壁形变之间的热应力关联关系，并根据测温点所处管壁位置的区别进行单点超温应力的分区域计算，进一步提高管壁超温应力的计算准确性。

20、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述分别计算所述当前选定管道的直管和管壁连接弯折位置对应的吸热焓增量，根据所述吸热焓增量和所述单点超温应力构建炉内热偏差曲线，具体包括：

21、分别获取所述当前选定管道的直管热负荷、直管受热面积和直管管内工质流量，并结合公式(3)计算直管吸热焓增量，公式(3)如下所示：

22、

23、其中，所述δδ直表示直管吸热焓增量，q直表示直管热负荷，s直表示直管受热面积，g直表示直管管内工质流量；

24、分别获取所述当前选定管道的弯管热负荷、弯管受热面积和弯管管内工质流量，并结合公式(4)计算弯管吸热焓增量，公式(4)如下所示：

25、

26、其中，所述δδ弯表示弯管吸热焓增量，q弯表示弯管热负荷，s弯表示弯管受热面积，g弯表示弯管管内工质流量；

27、根据所述直管吸热焓增量和所述弯管吸热焓增量，计算相邻弯管与直管之间的热偏差系数，所述热偏差系数通过公式(5)计算得到，公式(5)如下所示：

28、

29、其中，所述表示相邻直管与弯管之间的热偏差系数；

30、按照工质流动方向分析所述热偏差系数和对应测温点的单点超温应力之间的热偏关联关系，并根据所述热偏关联关系构建所述当前选定管道的炉内热偏差曲线。

31、通过采用上述技术方案，分别对直管和弯折管进行分区域计算，结合热焓增量的不同对相邻直管与弯管之间的热偏差系数进行计算，有助于对管道形态变化过程中对壁温的吸热偏差进行合理补偿，并结合对应测温点的单点超温应力来构建炉内热偏差曲线，有助于提高炉内温度变化与管壁形变之间的关联性。

32、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述炉内热偏差曲线计算相邻测温点的吸热偏差幅值，根据所述吸热偏差幅值预测当前选定管道的管道疲劳寿命，具体包括：

33、结合炉内热偏差曲线，通过公式(6)计算相邻测温点的吸热偏差幅值，公式(6)如下所示：

34、

35、其中，nf表示相邻测温点的吸热偏差幅值，表示单位时间δt内的相邻弯管与直管之间的超温应力变化；

36、根据吸热偏差幅值构建所述当前选定管道的管道疲劳寿命预测模型，其中，所述管道疲劳寿命预测模型的表达式通过公式(7)表示，公式(7)如下所示：

37、

38、其中，ε管表示当前选定管道的管道疲劳寿命预测系数，a、b分别为直管、弯折管对应金属材质的疲劳相关常数；

39、将所述管道疲劳寿命预测系数与预设金属疲劳定值进行比对，根据比对结果预测当前选定管道的管道疲劳寿命。

40、通过采用上述技术方案，结合炉内热偏差曲线计算相邻测温点之间的吸热偏差幅值，结合吸热幅值变动来构建管道疲劳寿命的预测模型，通过管道疲劳寿命预测模型来快速对不同位置的壁温疲劳寿命进行快速预测，提高管壁疲劳寿命的预测便捷性，并按照设定的金属疲劳定值来快速对当前管道疲劳寿命预测系数进行分区域定位，提高管道疲劳寿命的预测时效。

41、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述管道疲劳寿命对管壁超温点进行预先标记，并将所述管壁超温点的管道疲劳数据发送至对应权限的管理端进行异常报警处理，具体包括：

42、根据当前选定管道材质设定多重壁温范围值，将管道疲劳寿命预测系数与每重壁温范围值进行比对，并按照比对结果对管壁超温点进行预先标记；

43、按照所述多重壁温范围值的危险程度，将每重壁温范围值分别关联至对应权限的管理端；

44、按照每个管壁超温点的标记结果，将对应管壁超温点的管道疲劳数据发送至对应超温管理权限的管理端进行异常报警处理。

45、通过采用上述技术方案，结合管道的金属材质设置多重壁温范围值，结合管道疲劳寿命预测系数与多重壁温范围值之间的比对结果进行超温点标记，提高管壁超温现象的分层级管理，并按照不同壁温范围值的危险程度来关联对应权限的管理端，并按照超温点的标记结果，将对应管壁超温点的管道疲劳数据发送至对应超温管壁权限的管理端进行异常报警处理，提高多层级超温管理的有序性。

46、第二方面，本技术的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

47、一种锅炉壁温的超温控制系统，包括：

48、数据获取模块，用于获取当前选定管道所有测温点的管道壁温参数，并计算所述管道壁温参数对应的单点超温应力；

49、数据分析模块，用于分别计算所述当前选定管道的直管和管壁连接弯折位置对应的吸热焓增量，根据所述吸热焓增量和所述单点超温应力构建炉内热偏差曲线；

50、数据预测模块，用于根据所述炉内热偏差曲线计算相邻测温点的吸热偏差幅值，根据所述吸热偏差幅值预测当前选定管道的管道疲劳寿命；

51、风险报警模块，用于根据所述管道疲劳寿命对管壁超温点进行预先标记，并将所述管壁超温点的管道疲劳数据发送至对应权限的管理端进行异常报警处理。

52、通过采用上述技术方案，对当前选定管道的所有测温点的管道壁温数据进行多方位计算，提高对每个测温点的单点超温应力的计算准确性，并结合当前锅炉中的直管和管壁连接弯折位置的多点测温的吸热焓增量构建炉内热偏差曲线，有助于更加直观地表示锅炉管壁内部的热量变化，进而对相邻测温点之间的吸热偏差幅值进行管道疲劳寿命预测，将管道疲劳预测参数精确到相邻测温点之间的吸热温度变化，提高管道疲劳寿命预测的准确性，并结合多重管壁超温风险设置对应的管理权限，并按照定值比对结果将管道疲劳数据提前发送至对应权限的管理端进行异常报警，提高管道超温风险发现的及时性，本技术通过增设多重测温点，大幅度提升了壁温超温报警的时效性和扩大了壁温监控的覆盖范围，结合不同位置的吸热偏差和超温应力变化来准确预测管道疲劳寿命，大幅度提高了锅炉管壁的超温控制准确性。

53、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：数据获取模块具体包括：

54、测温数据获取子模块，用于获取每个测温点在高温条件下的高温形变数据和管壁内外温差数据；

55、应力关联子模块，用于根据所述高温形变数据和所述管壁内外温差数据，构建所述当前选定管道的温度变化与管壁形变之间的热应力关联关系；

56、直管超温计算子模块，用于若当前测温点位于直管管壁位置时，根据所述热应力关联关系，并结合公式(1)计算直管测温点处的单点超温应力，公式(1)如下所示：

57、

58、其中，所述σ直表示直管测温点位置处的单点超温应力，e表示当前选定管道材料对应的弹性模量，α表示管道热膨胀量，l0表示当前直管形态下的管道长度，l管表示当前选定管道的原始长度，τ内-τ外表示当前测温点的管壁内外温差，表示当前测温点的高温形变参数，θ表示当前测温点的弯折情况。

59、弯管超温计算子模块，用于若当前测温点位于弯折管壁位置时，根据所述热应力关联关系，并结合公式(2)计算弯折测温点处的单点超温应力，公式(2)如下所示：

60、

61、其中，(1-cosθ)表示弯折侧位点位置处的管壁所吸收的热量，θ表示当前测温点位置处的管道弯折角度。

62、通过采用上述技术方案，结合管壁内外温差情况构建内外温差与管壁形变之间的热应力关联关系，并根据测温点所处管壁位置的区别进行单点超温应力的分区域计算，进一步提高管壁超温应力的计算准确性。

63、第三方面，本技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

64、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述锅炉壁温的超温控制方法的步骤。

65、第四方面，本技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

66、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述锅炉壁温的超温控制方法的步骤。

67、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

68、1、对当前选定管道的所有测温点的管道壁温数据进行多方位计算，提高对每个测温点的单点超温应力的计算准确性，并结合当前锅炉中的直管和管壁连接弯折位置的多点测温的吸热焓增量构建炉内热偏差曲线，有助于更加直观地表示锅炉管壁内部的热量变化，进而对相邻测温点之间的吸热偏差幅值进行管道疲劳寿命预测，将管道疲劳预测参数精确到相邻测温点之间的吸热温度变化，提高管道疲劳寿命预测的准确性，并结合多重管壁超温风险设置对应的管理权限，并按照定值比对结果将管道疲劳数据提前发送至对应权限的管理端进行异常报警，提高管道超温风险发现的及时性，本技术通过增设多重测温点，大幅度提升了壁温超温报警的时效性和扩大了壁温监控的覆盖范围，结合不同位置的吸热偏差和超温应力变化来准确预测管道疲劳寿命，大幅度提高了锅炉管壁的超温控制准确性；

69、2、结合管壁内外温差情况构建内外温差与管壁形变之间的热应力关联关系，并根据测温点所处管壁位置的区别进行单点超温应力的分区域计算，进一步提高管壁超温应力的计算准确性；

70、3、分别对直管和弯折管进行分区域计算，结合热焓增量的不同对相邻直管与弯管之间的热偏差系数进行计算，有助于对管道形态变化过程中对壁温的吸热偏差进行合理补偿，并结合对应测温点的单点超温应力来构建炉内热偏差曲线，有助于提高炉内温度变化与管壁形变之间的关联性。