基于Welch频谱估计的流化床压力波动的应用研究

发布时间：2017-09-27 13:31

  本文关键词：基于Welch频谱估计的流化床压力波动的应用研究

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【摘要】：流化床锅炉具有氮氧化物排放低、燃烧效率高、燃料适应性好、易于实现灰渣的综合利用、负荷可调节范围大等特点是当前煤炭清洁燃烧首选的锅炉炉型。目前,我国在建和已运行流化床锅炉已达千台以上，流化床锅炉发电机组装机容量占了我国总装机容量的8%还多。我国能源结构以煤为主，大力发展低污染、高效率的流化床锅炉技术，具有重要意义。有关资料显示，，未来十几年我国流化床锅炉应用将保持18%的增长率，将是流化床锅炉燃烧技术飞快发展的时期。 流化床锅炉在运行过程中，炉膛内部气固两相流流动复杂，对流化床炉内流化状态和运行状况检测困难。研究学者认为流化床炉膛内的压力波动体现了流化床炉内气固两相流的动力特性，且能够反映设备几何结构、气体颗粒性质、运行工作状况等特性。流化床的压力波动具有检测采集方便、采集设备简单成本低的特点，故研究人员多采集流化床的压力波动信息作为研究对象。流化床的压力波动信号为随机信号，分析时需估算信号的功率密度谱，在谱估计中，welch谱估计法把采集信号序列划分成的子段越多，则谱估计就越光滑，对长度固定的x (n)来讲，则频率分辨率就越低，且welch谱估计法具有简单易用、便于计算，分辨率满足大多数的工程需要而被广泛应用。 本文基于搭建的鼓泡流化床冷态试验系统，应用welch频谱估计法对流化床压力波动进行了三方面的研究：（1）在相同其他参数，不同流化床炉内物料量时，采集流化床同一压力测点处的压力波动信号，分析了不同物料量时的压力波动信号，得出流化床炉膛内物料量的变化主要会引起流化床风室中压力波动信号中6Hz频段信号成分强度的改变。（2）在相同其他参数、相同物料量工况时，采集布置在流化床不同位置测点的压力波动信号，对比了流化床不同压力测点处采集的压力波动信号，得出了流化床压力波动信号中0~5Hz的信号反应了流化床压力波动的强度。（3）应用welch频谱估计法对流化床风帽的故障检测与诊断进行了研究，得出了频谱分布图中的11Hz频段可以对流化床风帽的故障进行检验与诊断。
【关键词】：流化床 压力波动信号 welch谱估计 故障检测
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK229.66
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 课题研究背景和意义8-10
• 1.1.1 课题研究背景8-9
• 1.1.2 课题意义9-10
• 1.2 国内外对流化床压力波动的研究现状综述10-14
• 1.2.1 流化床压力波动产生原因10-11
• 1.2.2 流化床压力波动的性质11-12
• 1.2.3 流化床压力波动信号处理方法12-14
• 1.3 压力波动的研究成果与应用14-15
• 1.3.1 压力波动性质的研究14-15
• 1.3.2 流化床流型的识别和流型转换的研究15
• 1.3.3 应用压力波动对流化质量判别15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 2 压力波动信号的分析处理方法介绍17-25
• 2.1 压力波动信号的频谱分析17-23
• 2.1.1 压力波动信号的时域描述17-19
• 2.1.2 压力波动信号的频域描述19-21
• 2.1.3 压力波动信号的功率密度谱分析21-22
• 2.1.4 压力波动信号的 Welch 谱估计法22-23
• 2.2 Matlab 软件介绍23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 3 鼓泡流化床冷态试验系统介绍25-39
• 3.1 鼓泡流化床冷态试验台简介25-28
• 3.2 压力波动信号数据采集系统28-31
• 3.2.1 风压变送器29-30
• 3.2.2 数据采集卡30
• 3.2.3 信号采集中显示界面30-31
• 3.3 数据的采集原理31-33
• 3.3.1 数据的采集过程31-32
• 3.3.2 数据的采样频率32
• 3.3.3 数据的采样时间序列长度32-33
• 3.4 试验过程及试验内容33-37
• 3.4.1 静床高对压力波动信号影响的研究33-34
• 3.4.2 压力测点位置对压力波动信号影响的研究34-35
• 3.4.3 基于压力波动信号的风帽故障检测与诊断35-37
• 3.5 本章小结37-39
• 4 试验结果和分析39-49
• 4.1 静床高对压力波动信号影响的结果及分析39-43
• 4.2 压力测点位置对压力波动信号影响的结果及分析43-46
• 4.3 流化床风帽故障的检测与诊断研究46-48
• 4.4 本章小结48-49
• 结论49-50
• 参考文献50-54
• 在学研究成果54-55
• 致谢55

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