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炉膛火焰图像监控及其信息处理平台设计

李旋宇  
【摘要】: 对于大型或者超大型燃煤锅炉而言,锅炉的安全性、可靠性和经济性主要是取决于位于监控炉内的燃烧状态。大型或者超大型燃煤锅炉的煤粉燃烧过程是一种悬浮形式的燃烧,对于这种形式,不仅燃烧异常复杂,而且过程中的工况也是极不稳定的。它的安全性主要是取决于火焰的稳定性。所以,为避免锅炉爆炸等悲剧事件的发生,炉膛内的煤粉必须燃烧得相当充分。如果燃烧状态不够稳定,必将导致炉膛内温度场不均匀,从而导致锅炉的热效率极大地降低,甚至有可能出现可怕的后果。所以,炉膛内部温度场数据是诊断炉膛内火焰的燃烧状态,以及调整锅炉的运行时各参数的非常重要的依据之一。为了有效地提高上位机诊断燃烧状态、诊断故障以及预测的能力,本课题构建了软硬件平台,着重研究了针对炉膛火焰的图像处理算法。其中,硬件可以使工作人员得到更加清晰直观的图像以及其直方图,软件平台可实时地对火焰燃烧状态进行诊断。 二维温度场对炉膛三维空间的温度变化反映得并不是很好,但是可以将二维空间内火焰温度的分布特征明确地反映出来。只要摄像头位置比较合适,预处理的硬件部分工作正常,上位机就可以得到火焰燃烧等的正确情况。由火焰图像计算所得的温度场提供了一个比较正确的温度参考给工作人员,使其可以正确操作。这对电厂炉膛的安全有至关重要的意义。 本文根据炉膛火焰燃烧的特点,初步构建了火焰图像处理的软硬件平台,可以实时获取并分析处理火焰图像,最后可将处理结果通过GSM模块发送。硬件平台获取图像信息送至上位机,所构建的图像获取及数字化系统可广泛应用于工业控制。上位机的信息处理软件可以实时读取数字图像信息并分析处理。软件可实时计算得到火焰的燃烧状态和特征,并保存结果。信息处理平台符合相关的规范,可为大规模的发行使用版本提供一个基本构架。最后GSM/GPRS传输模块可以成功应用于错误报警,可作为各种安全监测中的一种有效手段。


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