基于火检与火焰图像信息的旋流燃烧器状态监测

电站锅炉运行中,由于煤质和负荷变化,经常导致燃烧工况恶化,但是运行人员因为缺乏评判燃烧状态的可靠依据,无法及时做出优化调整。该文研究了利用火焰检测器获得的火焰辐射能信号以及工业CCD获得的火焰图像信息,实时监测单个旋流燃烧器燃烧稳定性的方法。在单因素实验中,实验数据分析得出的燃烧器状态与理论分析的结果一致;在多因素实验中,实验数据充分反映出煤质、燃烧器负荷、配风方式变化对燃烧器状态造成的影响。研究表明:该方法能够有效表征燃烧器燃烧的稳定性,为进一步实现燃烧器状态的优化控制提供了依据。     

气体火焰燃烧状态在线识别和预测

建立了一套可以识别和预测不同燃烧状态的实验系统。该系统维持空气流量稳定,通过调节液化石油气流量,得到稳定燃烧、脱火和扩散燃烧等典型的燃烧状态。利用视频采集卡在线采集火焰图像,图像识别程序分析出火焰的位置形状以及强度等特征信息,然后采用附加动量项与可变学习率的误差反向传播训练算法（BP）网络根据这些特征信息进行燃烧状态识别,最后预测程序根据识别结果对下一时刻的燃烧状态进行预测。实验结果表明：该系统可以准确地在线识别火焰燃烧状态,并能预测随后的火焰燃烧状态。     

高炉风口回旋区断面温度场数值化研究与应用

对风口回旋区内煤粉燃烧火焰断面温度场分布进行数值化研究,有助于诊断高炉风口回旋区煤粉的燃烧状态和了解炉缸的工作状况,同时可以指导改进氧煤燃烧器,改善氧煤燃烧工艺和高炉喷煤操作.采用非接触辐射测温理论和技术,建立了高炉风口回旋区断面图像的二基色(RG)信息与温度间的关系模型,进行了二维平面投影火焰温度场测量,并绘制了回旋区断面温度场等高线.试验结果表明:这种测温技术可行,与抽气式热电偶测量结果相比,准确度达98.09%.     

基于Sigmoid曲线拟合的亮度可控土壤图像增强

图像在相同条件下表征土壤特征会提高土壤图像识别土种的精度。对自然环境下机器视觉采集的土壤图像亮度可控增强,将不同光照条件采集的土壤图像转换为近似于该土壤在某些特定光照条件下采集的具有一定亮度的真实土壤图像,能消除或减弱光照对后续土壤图像土种识别的影响。因此,应用Sigmoid曲线对土壤图像亮度(Y)分量的累积概率密度(cumulative distribution function, cdf)曲线拟合;然后,构建目标亮度逼近优化模型,迁移拟合的Sigmoid曲线逼近目标亮度;再依据像素的邻域信息对相同亮度的像素排序、迁移,实现土壤图像的亮度可控增强;最后,利用高斯卷积核提取色调(U)、饱和度(V)分量的低频分量,并基于色比不变性原理与原始土壤图像的邻域信息对增强土壤图像的U、V分量高低频分别增强,完成颜色校正,并融合增强亮度分量,获得增强的彩色土壤图像。实验结果表明,提出算法对完全重合的亮度不同成对真实土壤图像做有目标增强实验,增强后的土壤图像与真实目标土壤图像对应像素Y、U、V分量差的标准差均值分别为14.313 7、1.323 2、2.110 5,峰值信噪比均值为29.820 9;...     

基于YIQ颜色空间的火焰轮廓提取算法

为了能准确地分割图片中的火焰区域和背景区域并精准的提取火焰轮廓,本文提出基于YIQ颜色空间的火焰轮廓提取方法.该方法利用火焰的颜色和亮度特征,通过大量实验观察,在YIQ颜色空间,先获取Y、I分量的像素均值,再运用迭代法和灰度直方图法分别得到Y分量及I分量的最佳阈值,然后结合二者的均值对阈值进行取向处理,最后运用canny算子对得到的二值图进行轮廓提取.实验结果表明本文算法火焰分割精确度高,提取轮廓清晰,时间复杂度也得到很大改善.     

基于神经网络的电站锅炉燃烧诊断方法研究

根据电站锅炉燃烧过程的特点,利用图像处理技术提取了表征火焰燃烧特性的特征量,提出了基于BP神经网络的锅炉炉膛火焰燃烧状态的模式识别方法.针对锅炉燃烧诊断实时性强的要求,设计开发了一套PC机加信号处理系统(DSP)的实时图像采集与燃烧诊断系统,在200MW锅炉上进行试验.结果表明,该系统简便实用,可实现锅炉运行过程的燃烧诊断,为电站锅炉的安全、经济运行提供可靠的依据,具有一定的工程应用前景.     

基于亮度守恒假设的火灾图像运动特征提取

论述了火灾火焰和烟雾图像特征分析及提取方法,分析了这些方法尚存在的问题,指出了火灾图像运动特征分析相对于静态特征分析的优势.针对亮度不变假设在提取火灾火焰和烟雾图像运动特征时存在的问题,提出将目前最新的光流计算方法——亮度守恒假设应用于视频火灾探测中,结合全局平滑性假设,推导了亮度守恒方程解的迭代形式,并对基于亮度守恒假设的火灾火焰和烟雾图像运动特征识别方法进行了分析和讨论,为开发更加准确可靠的视频火灾探测识别算法提供了理论支撑.     

基于数字图像和SDBP的预混火焰燃烧状态识别

利用数字图像处理技术和最速下降反传算法（SDBP）网络对预混火焰的燃烧状态识别技术进行了研究。针对本生灯的层流预混火焰,利用视频采集卡记录火焰图像,通过数字图像处理得到火焰的位置、形状信息。利用光电池记录火焰的辐射强度信息。将典型的火焰燃烧状态如稳定燃烧状态、回火状态以及脱火等状态的位置、强度信息作为改进后的SDBP人工神经网络的输入信息进行训练,训练好的SDBP网络接受火焰特征的输入信息,就可以识别火焰燃烧的状态。实验结果表明：该神经网络可以判断出当前火焰的燃烧状态。     

甲烷在具有隔热通道的微燃烧器中的燃烧特性

为了解微小Swiss-roll燃烧室的工作特点,用平板Swiss-roll燃烧器进行CH4/空气预混气的燃烧实验,获得了不同甲烷流量时燃烧器的熄火极限,分析了燃烧产物成分.结果表明:该燃烧器能够实现CH4/空气的稳定燃烧,并确保火焰位于燃烧器的中心;当存在回热时,未燃气体被加热,燃烧器的可燃极限范围增大,但上下极限并不对称,富燃极限比较小,而富氧极限比较大,预混气体能够在较大的空气流量下稳定燃烧;燃烧器最高的壁面温度在理论当量比附近,且随着空气流量的增大,火焰温度逐渐下降;空气过量时甲烷可实现较完全燃烧,空气不足时过剩的甲烷转化为H2和CO,减小了燃烧放热量,使燃烧器容易熄火.     

基于Python的CO2/O2氛围下柴油燃烧火焰特征分析

为分析柴油在CO2/O2氛围下燃烧的火焰特征,利用光学定容燃烧室测试并拍摄了6种不同工况下的柴油燃烧过程. 基于自编的Python代码对火焰图像进行后处理,提取出火焰浮起长度、红绿分量比、平均亮度、相关性系数、面积变化率和重叠率等特征参数并进行分析. 结果表明：在空气和CO2/O2氛围下,柴油火焰浮起长度和相关性均随燃烧进程先增大后减小再增大,平均亮度则先增大后减小,其在空气下和35% CO2+65% O2氛围下的峰值分别为210.75 px和138.89 px. 在火焰发展阶段,红绿分量比保持在0.8~1.2之间,而在火焰熄灭阶段,随着CO2浓度减小和O2浓度增大,红绿分量比有所减小. 与在空气下燃烧相比,柴油在CO2/O2氛围下的燃烧火焰形状更加细长,湍流现象更加明显,火焰浮起长度缩短,平均亮度下降.     

燃煤电站锅炉火嘴火焰图像分割研究

通过对电站锅炉火嘴火焰图像的分析,提出了使用图像绿光通道亮度值来代替图像灰度值进行阈值分割,能有效地减少背景辐射对火焰图像的影响。提出了采用改进的极坐标法对火焰图像阈值分割之后的火焰核心区域边界进行标定,既保证了火焰核心区域的有效提取,又保证了分割后的火焰核心区域图像的完整性,为火焰的监控与诊断研究提供了可靠的特征区。     

瓦斯燃烧器回流区数值模拟研究

采用k ε湍流模型、三气体扩散燃烧模型和综合辐射模型 ,利用PHOENICS软件对瓦斯燃烧器湍流扩散火焰中心回流区进行了较详细的数值计算。计算结果表明 ,在强旋流条件下 ,回流区尺寸随旋流数增加而增大 ,受风压和热负荷影响较小。可以适当增加助燃空气压力来提高燃烧强度 ,调节燃烧负荷来适应加热要求 ,或增大旋流数来提高燃烧器的稳定性和操作弹性     

瓦斯燃烧器回流区数值模拟研究

采用kε湍流模型,三气体扩散燃烧模型和综合辐射模型,利用PHOENICS软件对瓦斯燃烧器湍流扩散火焰中心回流区进行了较详细的数值计算,计算结果表明,在强旋流条件下,回流区尺寸随旋流数增加而增大,受风压和热负荷影响较小,可以适当增加助燃空气压力来提高燃烧强度,调节燃烧负荷来适应加热要求,或增大旋流数来提高燃烧器的稳定性和操作弹性。     

回旋区煤粉燃烧过程与辐射图像的关联性

高炉喷吹煤粉的喷煤枪出口到回旋区中心是煤粉燃烧的关键区域，为建立高炉回旋区煤粉燃烧与辐射图像之间的关联关系，以燃烧过程数值模拟和辐射图像信息与燃烧空间温度分布的关联性为基础，建立了二维辐射图像信息与高炉风口回旋区内三维辐射能的关系。提出将辐射图像信息作为煤粉燃烧过程数值模拟的辐射边界条件，借助燃烧过程数值模拟技术来估计燃烧介质辐射特性参数的非均匀分布，得到了高炉回旋区煤粉燃烧过程数值模拟与辐射图像处理相结合的方法，提出了一种利用二维成像技术测量三维温度场的方法。     

高速直喷柴油机碳粒形成和氧化规律的研究

为研究高速Ｆ１２０柴油机燃烧过程中碳粒在不同的火焰条件下形成和氧化的 规律，运用缸内瞬态取样技术和火焰辐射测量技术在该机采用多孔喷射、雾化燃烧系 统和伞喷、预混合燃烧系统时，测取了以预混合燃烧为主和以扩散燃烧为主的两种燃 烧过程中碳粒、氧浓度和火焰温度变化曲线。结果表明柴油机以预混合燃烧时因混合 气结构均匀和较快的燃烧速度对扼制碳粒的形成有较明显的作用．     

不同环境条件下轻油燃烧器火焰结构特性数值分析

为研究低温低压特殊环境下轻油燃烧器的火焰结构特性,运用燃烧学和喷雾学原理,以标准k-ε湍流模型、离散坐标辐射模型和平衡混合分数模型为燃烧单元本构模型,建立了具有圆筒形燃烧室的物理模型并进行计算分析。结果表明,当环境温度为273K,环境压力为0.1 MPa时,在不同截面处,燃烧室内的温度随着与燃烧头距离的增加而逐渐增大,截面处最高温度出现在火焰中心或边缘处;火焰最高温度随着外界温度、压力的降低而减小;火焰长度随着环境压力与温度的降低而增大。     

强迫对流下正庚烷浸湿多孔球的火焰结构与波动特征

为了探究强迫对流下燃料液滴的火焰结构和波动特征,利用被正庚烷浸润的多孔球来充当液滴,在环境压力下对其火焰施加不同温度和强度的气流(温度T=420～720 K和对流速度U=0.6～7.1 m/s)。使用高速摄影仪捕获火焰的实时图像,并通过自编Python-OpenCV程序对表征火焰结构的参数进行提取,进而分析火焰的结构演化和瞬时波动特征。对火焰瞬时数据进行傅里叶变换处理。研究结果表明：随着对流速度增加,火焰几何结构变化剧烈,而雷诺数Re=300之后,其变化则趋于平缓。对于燃烧状态,火焰从黄色火焰到黄-蓝分层火焰、再到蓝色火焰的转变随雷诺数的变化呈阶跃型规律进行,在这个过程中Re=200及Re=400为两个关键转变点。处于强迫对流下的多孔球尾迹火焰的瞬时波动呈现明显的周期性,其频率主要由球后卡门涡旋的脱落频率决定。     

船用辅锅炉燃烧器故障分析与处理

锅炉是一种加热水使之产生蒸汽的设备。在现代柴油机船舶动力装置船舶中,锅炉产生饱和蒸汽用于加热油料的锅炉为辅锅炉。燃烧器是辅锅炉中最重要的设备之一,燃料在锅炉中燃烧并放出热量,是锅炉工作的首要环节。燃烧的好坏对锅炉的结构、工作性能,以及锅炉的安全经济运行有直接的影响。该文通过对某型船用燃油辅锅炉出现燃烧器点火困难这一现象,从燃油压力、油路积油、光敏单元故障、喷油嘴雾化不良等方面进行分析研究,得出了一些应对措施,并对辅锅炉日常管理提出了一些建议。     

沙砾油层的着火与燃烧特性

通过实验和有关分析研究了火烧油层采油技术中所涉及的多孔介质油层着火与燃烧特性．在进行火烧油层实验的基础上，测得了油层中7个测点的温度变化，利用红外CCD拍摄了4个顺序时刻的辐射图像．结果表明，散热条件及油层的透气性等条件影响了油层的着火和燃烧区域的走向，燃烧区域向保温条件好和透气条件好的方向移动，油层的着火特性与点火器的功率有直接的关系，提高燃烧器功率可以促进着火的成功率．对实验测得的燃烧温度做Hurst指数分析，得出油层燃烧的分数维近似为1，结果表明油层的燃烧不同于流化床燃烧等常规的火焰燃烧，燃烧的紊乱程度明显低于常规的燃烧，其热量传递方式主要以辐射和导热为主，对流作用很少，提高燃烧温度对燃烧的稳定和平稳推进影响很大．     

生物质回转燃烧器燃烧过程的场协同分析

针对生物质回转燃烧器燃烧过程,采用非绝热的混合分数-概率密度函数燃烧模型,并考虑对流和辐射传热损失的影响,对该生物质回转燃烧器燃烧过程进行数值仿真和场协同理论分析,研究生物质回转燃烧器的性能和过量空气系数对生物质回转燃烧器燃烧效果的影响.研究结果表明:当过量空气系数λ为1.8～2.4时,燃烧室内温度较高,且生物质回转燃...