图像火检070605

1、新型可视化电站锅炉图像火焰检测系统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电站锅炉图像火检技术发展概述图像火检技术的突破图像火检系统构成图像火检系统的应用目录以美国以美国FORNEYFORNEY、BALLEY和和CE等等公司为代表的红外线型或可见光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。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，和脉动频率最丰富的初始着火区，当负荷、煤质

2、变化时适应性差。当负荷、煤质变化时适应性差。为了避免邻角和背景干扰，必须为了避免邻角和背景干扰，必须将火检视角设计成小视角将火检视角设计成小视角（35）以求只检测本燃烧器喷口以求只检测本燃烧器喷口火焰着火区信息。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，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像处理，实现单个燃烧器喷口火焰ON/OFF判断。判断。大视角大视角( 90)拍摄燃烧器喷口火焰，图像包含火焰拍摄燃烧器喷口火焰，图像包含火焰全貌，

3、燃烧区域特征、亮度、色彩等都将直接反映全貌，燃烧区域特征、亮度、色彩等都将直接反映燃烧火焰的状况。信息量提高燃烧火焰的状况。信息量提高104-105数量级。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。性很强，使燃烧火焰检测的可靠性得到了质的飞跃。直观图像显示和燃烧稳定分析，对提高锅炉运行安全直观图像显示和燃烧稳定分析，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。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发展概述 火焰随负荷、煤质、配风

4、等变化产生漂移时，火焰信号采样的不准确火焰随负荷、煤质、配风等变化产生漂移时，火焰信号采样的不准确导致导致“误动误动”和和“拒动拒动”，常规火检对工况变化的适应性差。，常规火检对工况变化的适应性差。电站锅炉图像火检技术发展概述 1.1.火检探头安装与调整的矛盾火检探头安装与调整的矛盾 2.2.火检探头小视场角与火焰大幅度飘移的矛盾火检探头小视场角与火焰大幅度飘移的矛盾 3.3.火检参数静态整定与火焰状态动态变化的矛盾火检参数静态整定与火焰状态动态变化的矛盾 4.4.火检功能与燃烧诊断的矛盾火检功能与燃烧诊断的矛盾 这些矛盾导致常规火检对锅炉运行的全工况适应性差这些矛盾导致常规火检对锅炉运行的全

5、工况适应性差, ,火焰检测判断火焰检测判断存在存在“误动误动”或或“拒动拒动”问题，这是常规火检无法逾越的屏障。问题，这是常规火检无法逾越的屏障。 由于火检由于火检“误动误动”发出发出“跳停磨煤机跳停磨煤机”甚至甚至“MFT”,MFT”,导致锅炉非计划导致锅炉非计划停运停运, ,运行人员提前进行投油助燃或锅炉重新启动都将增加运行用油成本运行人员提前进行投油助燃或锅炉重新启动都将增加运行用油成本, ,造成不必要经济损失造成不必要经济损失, ,增加锅炉运行成本增加锅炉运行成本, ,同时使上网供电质量下降。同时使上网供电质量下降。 常规火检的检测机理导致以下问题常规火检的检测机理导致以下问题电站锅炉

6、图像火检技术发展概述日本三菱最早进行图像火焰识别日本三菱最早进行图像火焰识别检测技术的研究，但未见工业应检测技术的研究，但未见工业应用报道。用报道。我国一些高校和科研单位都曾进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，会受电脑病毒挂图像采集卡件，会受电脑病毒干扰，系统实时性、安全性差。干扰，系统实时性、安全性差。采用图像光纤进行火焰图像采集采用图像光纤进行火焰图像采集传像质量差，不耐高温，寿命低传像质量差，不耐高温，寿命低国内

7、外研发情况国内外研发情况从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；火焰图像探头的开发研制；采用数字信号处理（采用数字信号处理（DSP）技术的专用火焰图像）技术的专用火焰图像检测器的开发研制检测器的开发研制；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判据的开发；双电源冗余备用供电系统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发展概述 2006.6召开鉴定会，鉴定结论为召开鉴定会，鉴定结论为“该技术对电站锅炉安全、稳

8、定、高效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年中国国电集团科技进步一等奖 荣誉证书电站锅炉图像火检技术发展概述电站锅炉图像火检技术发展概述 中国电机工程学会在山东烟台市组织了“电站锅炉图像火焰检测系统”项目技术鉴定会。中国电机工程学会理事长陆延昌教授级高级工程师担任鉴定委员会主任委员，东南大学能源与环境工程学院院长金保昇教授任副主任委员，崔志强、刘冉星、李卫华、许继刚、薛建中、杨平、马增益等有关

9、专家参与了评价，对烟台龙源电力技术有限公司和烟台海融电力技术有限公司共同开发的“电站锅炉图像火焰检测系统”进行了技术鉴定，并赴鲁能烟台电厂现场查看了该成果的实际应用情况。 鉴定意见认为：电站锅炉图像火焰检测系统的成功开发,解决了图像火焰检测的多项关键技术问题,对电站锅炉安全、稳定、高效运行具有重要意义.该技术属国内首创，达到国际先进水平。电站锅炉图像火检技术发展概述电站锅炉图像火检技术发展概述电站锅炉图像火检技术发展概述电站锅炉图像火检技术发展概述图像火检技术的突破图像火检系统构成图像火检系统应用目录突破国内外常规火检的检测机理，通过检测火焰图像监测锅炉燃烧状况；突破国内外常规火检的检测机理，

10、通过检测火焰图像监测锅炉燃烧状况；1、检测机理图像火检技术的突破 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。2、大视角的火焰图像采集、大视角的火焰图像采集图像火检技术的突破多种检测判据实现各种燃烧器喷口火焰的准确检测3、多种火焰检测判据、多种火焰检测判据图像火检技术的突破图像火检技术的突破采用模式识别技术，完全避免采用模式识别技术，完全避免“偷看偷看”, ,屏蔽背景干扰屏蔽背景干扰。4、解决了、解决了“偷看偷看”和背景干扰问题和背景干扰问题 准确检测每个燃烧器喷口火焰，准确检测每个燃烧器喷口火焰，ON/

11、OFFON/OFF信号送入信号送入FSSSFSSS或或DCSDCS参与参与锅炉安全保护，锅炉安全保护，燃烧稳定性信息可通过RS232送入DCS系统。5、参与锅炉安全保护、参与锅炉安全保护图像火检技术的突破6、视频图像显示、视频图像显示 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，便于运行人员准确了解燃烧工况，提高锅炉运行水平人员准确了解燃烧工况，提高锅炉运行水平； 图像火检技术的突破7、视频图像记录、视频图像记录火焰图像火焰图像72小时滚动记录，便于事故追忆和燃烧工况分析。小时滚动记录，便于事故追忆和燃烧工况分析。图像火检技术的突破8

12、、提供丰富燃烧信息、提供丰富燃烧信息 数字化分析燃烧器喷口火焰，获得丰富的火焰燃烧状况信息，使运行数字化分析燃烧器喷口火焰，获得丰富的火焰燃烧状况信息，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。人员更准确地掌握燃烧状况，有利于锅炉燃烧优化调整。图像火检技术的突破9、燃烧指导、燃烧指导 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，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，提高锅炉运行稳定性，便于对锅炉实施燃烧优化调整，适时投入助燃设备，提高锅炉运行稳定性，减少非计划停运次数，降低机组启停消耗的费用。

13、减少非计划停运次数，降低机组启停消耗的费用。图像火检技术的突破图像火检技术的突破序号对比项图像火焰检测常规火检（可见光/红外光火检）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（亮度、温度梯度等）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发出预报警信号不发预报警信号6记录功能能提供72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）的历史曲线能提供火

14、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发展概述图像火检技术的突破图像火检系统构成图像火检系统应用目录图像火检系统构成 图像火检系统的核心是对燃烧火焰图像的检测分析,输出单个燃烧器火焰ON/OFF信号。系统包括对视频信号的采集、传输、放大、录制、显示和分析。图像火检系统构成图像火检系统构成通讯模块通讯模块上位机上位机视频信号切换器视频信号切换器视频信号分配器视频信

15、号分配器图像火焰检测器图像火焰检测器四画面分割器四画面分割器十六画面分割器十六画面分割器数字录像机数字录像机可见光火焰检测器可见光火焰检测器电站锅炉图像火检技术发展概述图像火检技术的突破图像火检系统构成图像火检系统的应用目录图像火检系统的应用 该技术已在国内该技术已在国内150150多台多台125MW125MW1000MW1000MW机组锅机组锅炉的直流和旋流燃烧器上成功应用，对锅炉的安炉的直流和旋流燃烧器上成功应用，对锅炉的安全、全、稳定和经济运行都起到了非常积极的作用。稳定和经济运行都起到了非常积极的作用。 图像火检系统的应用 1 1、江西丰城电厂、江西丰城电厂4 4300MW300MW机

16、组使用表明：机组使用表明：“火检正确动作率火检正确动作率为为100100, ,从未发生过一次误动从未发生过一次误动, ,更未发生任何拒动现象更未发生任何拒动现象, ,完全达到了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”。 图像火检对灭火保护逻辑的指导：根据每次动作的火焰录像图像火检对灭火保护逻辑的指导：根据每次动作的火焰录像和逻辑中做下的各种延时信号记录，反复分析认为在火焰图像中和逻辑中做下的各种延时信号记录，反复分析认为在火焰图像中熄火后熄火后5-8s5-8s发出发出MFTMFT信号较为合适。因此信号较为合适。因此,

17、,在实际逻辑中首次发出在实际逻辑中首次发出机组火焰故障信号后加入了机组火焰故障信号后加入了5s5s延时再发出延时再发出MFTMFT信号。信号。 图像火检系统的应用 2 2、华能大连电厂、华能大连电厂4 4350MW350MW机组破机组破200MW200MW以上机组安全稳以上机组安全稳定连续运行定连续运行633633天（至天（至20062006年年6 6月）世界纪录的报告中指出：月）世界纪录的报告中指出： “ LY2000LY2000型图像火焰检测系统可靠的工作性能是机组安型图像火焰检测系统可靠的工作性能是机组安全稳定连续运行的有力保证全稳定连续运行的有力保证” ，“其全图像显示功能为其全图像显

18、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观察手段” ，对，对3#-4#3#-4#炉墙式对冲旋流燃烧器运行调试发炉墙式对冲旋流燃烧器运行调试发挥重要作用。挥重要作用。 图像火检系统的应用图像火检系统图像火检系统的应用 3 3、大唐张家口电厂在其成果报告中指出：、大唐张家口电厂在其成果报告中指出：“系统首次系统首次（20002000年）投运至今的运行情况表明，该装置投运效果年）投运至今的运行情况表明，该装置投运效果良好，解决了相邻煤层的火焰良好，解决了相邻煤层的火焰“偷看偷看”对火焰检测的影响；对火焰检测的影响；能够正确动作，从未误发过全炉膛灭火信号能够正确动作，从未误发过全炉膛灭火信号”。 图像火检系统图像火检系统的应用 4 4、华能辛店电厂利用图像显示和回放功能分析跳炉原因：、华能辛店电厂利用图像显示和回放功能分析跳炉原因： 2004年7月16日16:10:42，1炉MFT动作、首出为“失去全炉膛火焰”,16:15:42复位MFT后恢复正常运行。当时,1机组负荷163MW 5台磨煤机运行,16:09:25 B磨煤机因出口煤粉分配器漏粉停运检修,运行人员提高将一