西安热工研究院有限公司;华能国际电力股份有限公司上安电厂殷尊获国家专利权
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龙图腾网获悉西安热工研究院有限公司;华能国际电力股份有限公司上安电厂申请的专利一种锅炉防磨防爆检测预警方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119914876B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510399569.8,技术领域涉及:F22B37/38;该发明授权一种锅炉防磨防爆检测预警方法及系统是由殷尊;李鹏;王鹏;李冬;侯召堂;辛楠;孙璞杰;郝智元;张福祥;刘世达;李佼佼;杜少东;齐智博设计研发完成,并于2025-04-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种锅炉防磨防爆检测预警方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种锅炉防磨防爆检测预警方法及系统,涉及锅炉检测技术领域,包括:布置传感器采集锅炉运行数据;通过热流耦合方程计算锅炉内部的温度场;利用流体力学方程计算锅炉内部的流速场;基于温度场和流速场结合锅炉部件在工作环境中应力场分布,构建损伤度方程,评估锅炉部件的损伤状况;基于损伤度方程的计算结果,判断锅炉部件的损伤风险等级,执行风险预警操作,调整锅炉的运行参数。本发明提供的锅炉防磨防爆检测预警方法综合考虑了锅炉内部的多物理场效应,能够更加精准地评估锅炉部件的损伤状态及潜在风险。通过采用有限元法对温度场和流速场进行精细求解,结合应力场分布,动态评估锅炉的损伤度,实时反映锅炉部件的健康状态。
本发明授权一种锅炉防磨防爆检测预警方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种锅炉防磨防爆检测预警方法,其特征在于,包括: 布置传感器采集锅炉运行数据; 通过热流耦合方程计算锅炉内部的温度场; 利用流体力学方程计算锅炉内部的流速场; 基于温度场和流速场结合锅炉部件在工作环境中应力场分布,构建损伤度方程,评估锅炉部件的损伤状况; 基于损伤度方程的计算结果,判断锅炉部件的损伤风险等级,执行风险预警操作,调整锅炉的运行参数; 所述计算锅炉内部的温度场包括对锅炉的空间域进行离散化,基于锅炉部件的几何形状,划分成多个有限单元,每个单元通过节点连接,形成离散化网格; 基于锅炉的物理特性,使用有限元法作为热流耦合方程的数值解法,将连续的温度场转化为离散点的温度值,并在每个节点上进行计算; 设置温度场边界条件,所述温度场边界条件包括热源边界条件、对流换热边界条件和初始温度条件; 根据离散化网格结构,构建每个单元的热流耦合方程,通过节点的温度分布进行迭代计算,求解每个节点在每个时间步的温度值; 通过有限元法的时域分析,对温度场进行迭代计算,每个时间步内,根据当前时间步的温度分布信息更新每个节点的温度值,得到锅炉在整个工作周期内的动态温度场; 热流耦合方程表示为, 其中,Tx,t表示锅炉内部某位置x和时间t时的温度;α表示热传导系数,描述材料的热传导特性;表示温度场的二阶梯度,描述温度在空间的变化;β表示流体流动与温度场耦合的系数,表征流体的流动对热传导的影响;vx,t表示流体的速度场; 所述损伤度方程表示为, 其中,Dt表示锅炉部件在时间t时的损伤情况;σt表示时间t时刻承受的应力;σmax表示材料的最大承载应力;Tmax表示材料的最高工作温度;vmax表示最大流速;n,m,p表示分别是应力、温度和流速对材料损伤的敏感性指数; 热传导系数α,结合局部热源模型和温度场的温差来进行推导,表示为: 其中,αx,t为锅炉内部某位置x和时间t时的热传导系数,表示该位置的热传导能力,ΔTx,t为锅炉内部某位置x和时间t时的温差,表示该位置的实际温度与目标温度之间的差值; 进一步优化热传导系数,引入最小二乘法,通过最小化锅炉内部温度场与目标温度场之间的误差来调整热传导系数,表示为: 其中,ErrorT为温度场误差,表示目标温度场与实际温度场之间的误差总和,Ttargetx,t为目标温度场,基于锅炉设计或实验数据预设,Tx,t为实际温度场; 通过最小化误差,得到最终的热传导系数αx,t,表示为: αoptx,t=α0+k·Ttargetx,t-Tx,t 其中,αoptx,t为优化后的热传导系数,α0为初始热传导系数,k为学习率; 流体流动与温度场耦合的系数β反映了流体流速与温度场之间的耦合作用强度,表示为: 其中,βx,t为锅炉内部某位置x和时间t时的耦合系数,ΔTx,t为温度差,表示该位置的实际温度与目标温度之间的差值; 使用粒子群优化算法来优化流体流动与温度场耦合的系数β,以获得最优的耦合效果,表示为: 其中,Errorβ为耦合系数误差,βtargetx,t为目标耦合系数; 通过优化过程,最终得到以下最优耦合系数,表示为:
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