火电厂数字图像计算机监控系统深入研讨

　　为保证燃煤机组的运行安全，电力生产规程要求，大型发电机组应安装炉膛安全监控系统(Furnace Safeguard Supervisory System,简称FSSS)、水位监视与火焰监视的工业电视系统，以确保锅炉的安全运行。虽然许多电厂都安装了工业电视，但这种系统只能起到看火的作用，不能对图像作进一步的处理，无法为运行人员提供更多的操作信息[1]。

　　汽包水位是锅炉安全运行的另一重要指标。《蒸汽锅炉安全技术检查规程》规定:运行人员必须实时监视汽包水位。目前锅炉汽包水位工业电视(水位TV)仅仅起 到对现场水位计的远方监视作用，不能根据图像得到水位精确的定量数值，水位数据无法长期保存，且就地水位计显示的水位低于汽包实际水位，无法实施有效补偿。

　　针对多数电厂均已装有全炉膛火焰与水位工业电视的情况，现按应用的需求，提出一套基于数字图像处理的火焰监控与水位补偿计算机监控系统的设计，可使火焰图像和就地水位计水位数字化、信息化，在电厂监控与安全、经济运行中进一步发挥作用。

　　一、 系统功能设计

　　以往国内各大型火电厂均采用工业电视系统对全炉膛火焰图像进行监视，运行人员可参考直接观察到的火焰图像进行某些燃烧调整。但工业电视不能提供火焰燃烧的定量参数值，且对大型燃烧器多层布置的锅炉，其监视效果也不理想，即使炉膛内形成局部爆燃或局部燃烧区域已灭火，在工业电视上也难以不间断地得到监视。因 此工业电视不能直接参与灭火保护，只能作为全炉膛火焰监视的辅助手段。现提出的全炉膛火焰、水位计算机监控系统弥补了上述不足之处，一方面该系统继承了工业电视的优点，可以直观、连续地监控燃烧图像;另一方面，它可通过计算机图像处理得到一些有用的燃烧信息，如燃烧中心位置、火焰亮度信号等，还可保存一些异常工况下的图像，以供事故分析;第三，可对炉膛火焰进行伪彩色图像显示和二维温度场计算，并进一步得到炉膛辐射能信号，为调节炉膛煤粉燃烧提供依据;第 四，利用网络技术，可与分散控制系统(Distribute Control System，简称DCS)工作站相连，统一进行测控;第五，引入水位监控，实时补偿水位差值，保存水位的历史数据。

　　1.1 全炉膛火焰数字图像监测功能

　　(1) 事故图像存储

　　该系统设计了2种触发事故图像存储的机制。一种是根据火焰图像亮度判断，自动对炉膛火焰图像进行诊断，当计算亮度值低于设定阈值时，判为炉膛熄火，自动启动保存前后一段时间的火焰视频图像;另一种是根据DCS送出的MFT(主燃料跳闸)信号判断，图像处理计算机内配备1块I/O采集卡，系统采集的数字量信 号主要来源于DCS的炉膛主燃料跳闸信号，当系统接收到DCS的MFT信号时，自动追忆前后一段时间内的事故图像，并停止系统的燃烧诊断，直至下次MFT 投运信号的触发。