循环流化床锅炉在线监测与状态诊断专家系统

　　循环流化床锅炉在线监测与状态诊断专家系统陆继东，黄义华，沈凯，陈交顺华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，湖北武汉430074摘要从循环流化床锅炉自身特性系统要求出发，设计了套循环流化床锅炉在线监测与状态诊断专家系统。在分析循环流化床锅炉常故障状态与常用诊断技术的基础之上详细阐述了循环流化床锅炉在线监测与状态诊断专家系统的设计流程软件实现系统功能等，并经现场实践验证。

　　专家系统6文献标识码1引言我国大容量高参数机组的不断涌现，机组监测和控制的参数也越来越多，某些大容量机组需监测数千个参数。像这样复杂的系统，旦发生故障，必须在个很短的时间内对故障做出正确的反应，并采取相应处理措施，否则，有可能由于故障而造成大事故，产生灾难性后果1.对火力发电站来说，机组间占全年总停机时间半以上。而对循环流化床锅炉来讲，现有的控制系统着重于蒸汽参数的监控，而从外扰动到蒸汽参数信号的响应是有相当的迟延锅炉运行状态，则旦判定故障发生，实际上已很难通过某种调整来消除了。因此，着眼于锅炉状态分析，研究有效的检测手段和诊断分析技术对于提高机组运行的安全性和经济性就颇具现实意义。

　　经过20多年的发展，人工智能技术特别是专家系统技术已广泛应用于自然科学和社会科学的各个领域其主要思想是根据所能获得的设备状态参数，模拟领域专家诊断推理方式，运用专家的经验知识和各种相关的专业知识诊断设备故障，使得高水平专家系统的知识和解决问的能力得到共享，使般人员有可能解决复杂的问，而不受环境因素和心理状态的影响。

　　流化床锅炉，以产过热蒸汽供热和发电为主，额定蒸汽压力为3.82河山蒸汽温度为450锅炉燃用08mm宽筛分燃料，分离器米用低温旋风分离，飞灰回送采用流化密封送灰器。整个锅炉设计合理技术先进结构紧凑。

　　2循环流化床锅炉常故障分析流化床燃烧又称沸腾燃烧，它具有低温强化燃烧的特性2.流化床调节控制的时延及惯性较大，多个变量风量煤质特性给煤量等相互耦合影响，使系统更为复杂，随着循环流化床锅炉投运数量计方面的原因，也有设备方面的故障状态以及运行中存在的问麽3.

　　2.1分离器和回料阀运行中的问当前分离器主要存在的问是磨损严重，分离器的磨损主要是由内衬材料的耐高温和耐磨性能不够，砌筑和浇灌质量差引起，另外存在些膨胀密封等方面的问，其次是后燃现象。回料阀的故障有堵灰和结渣。其原因是设计不够合理运行操作不当入口飞灰温度过高等原因。

　　2.2结焦与熄火在流化床锅炉运行中床内结渣是较多发生的事故。其原因是床温超过灰渣熔点，引起结渣；或是料层太薄，被风吹穿以后引起结渣；或因操作风量太小，流化质量不好，引起结渣。熄火也是较常的流化床锅炉事故之。当煤质突然变差，操作不当时；或排冷渣不注意；次性排放太多，致使床料放空时，都会造成锅炉熄火。

　　2.3受热面故障状态，其中以管爆漏故障为主4所谓管，既是指锅炉的水冷壁管过热器管再热器管和经济器管。它们是电厂锅炉主要的受热面管子。影响管爆漏的因素很多，有设计制造施工检修运行管理和煤种等诸多方面，而且这些因素又错综复杂地相互作用。因此各种爆漏往往是好几个因素同时存在并相互作用的结果。

　　影响水冷壁爆漏的原因主要是膨胀受阻烟气侧管壁高温腐蚀炉膛热强度偏高过热器超温等。过热器是管爆漏的主要部位，主要原因是长期过热侧包覆与侧水冷壁间的鳍片拉裂等，引起再热器爆漏的主要原因有烟温偏差和热力偏差引起的超温爆管，经济器的爆漏则主要是磨损和焊接质量差所引起的。

　　2.4给水系统故障状态，其中又以汽包故障为主保持汽包水位是机组正常安全运行的重要保证。汽包水位过高，蒸汽空间缩小，将会增加蒸汽带7水使蒸汽品质恶化，容易造成过热器汽轮机通流部位结盐垢；汽包水位过低，会使控制循环锅炉炉水循环泵进口汽化，引起锅炉水循环破坏，水冷壁管超温过热，当严重缺水而又处理不当时，会造成大面积爆管。

　　2.5辅机系统故障主要指锅炉运行过程中有关的各种辅机，如次风机故障引风机故障等。

　　3循环流化床锅炉状态诊断过程中常用物理诊断技术3.1红外测温诊断技术红外测温技术在工业上主要应用在电力冶金化工建筑电子等方面的故障状态检查和工艺流程中的测温等。红外狈温技术应用于循环流化床锅炉状态诊断是个全新的课，具体应用范围有锅炉火焰和燃烧状态进行辨别与控制热力设备疲劳损伤热力设备热机械学特征规律热力系统漏热及保温进行诊断与评价转动机械轴系磨煤机风机等过热故障的诊断储煤自燃隐患的诊断锅炉堵灰的红外监测与控制锅炉热污染控制等。

　　3.2超声波诊断方法超声波诊断技术作为种非接触式高温测量方法，在煤粉锅炉燃烧检测与诊断中越来越受到重视5，它可用来监视炉膛上部区域的烟器温度，决定何时进行吹灰操作，维持锅炉良好的运行性能；可用来监视炉膛各个燃烧器区域附近烟器温度，有助于识别和清除燃烧器故障导致的燃烧工况异常；同时可加入到对污染物生成有重要印象的温度的优化控制，实现清洁燃烧。

　　3.3无损伤检测技术无损检测6咖0如0，1祀丁抽是指对材料部件进行的非破坏检测，以期发现面和内部缺陷的项专门技术。无损检测技术还有渗透探伤法，磁粉探伤法，涡流探伤法，射线探伤法，光学探伤法等。

　　4锅炉在线监测与状态诊断专家系统设计与实现循环流化床锅炉状态诊断专家系统以状态监测诊断为主，可以实时显如下信息与状态采集硬件仪器仪锅炉设备运行状态故障查询人事信息等。采集硬件显窗口可以显采集硬件的状态与相关信息硬件地址硬件型号设备代号功能描述等；仪器仪显窗口可以显次仪次仪的状态与相关信息设备型号设备代号设备量程功能描述等锅炉设备显窗口可以显锅炉部分设备的状态运行状态磨损程度寿命预测振动状况等与设备信息设备型号设备材料设备结构功能描述等；运行状态可以对锅炉运行状态进行动态诊断和故障追忆。系统设计流程而其设计实现和运行操作都要简单些。

　　4.2.4推理测试推理模块是为了测试所建知识库而设计的。这里使用了种方式，即正向推理反向推理正反向混合推理，诊断推理的证据有两个来源，个是从在线信号中自动获取的，另个是由运行人员根据观察到的情况做出判断交互输入。作为测试系统，设lishingHouse.Allrightsreserved，httpwww.cnki.net 4.1开发工具与运行平台1叩15公司推出的，0是个基于构件的应用程序开发环墙它可以快速开发出个斯3应用程序。，0的数据库工具可支持开发强大的桌面或，3结构的数据库应用程序和报。

　　4.2软件系统的综合结构动态诊断操作维护中又由规则库管理征兆故障集词典维护推理测试推理解释等个模块组成。下面分别详细介绍各个模块的功能。

　　4.2.1规则库管理规则库管理窗口3分为两栏，左栏显每条规则的前提，右栏显每条规则的结论，每条规则用目录树结构进行管理。规则库的操作包括添加规则删除规则修改规则等操作。规则编辑窗口包括规则名序号规则置信度规则的前提部分前提名称前提置信度前提充分性前提必要性规则的结论部分结论名称结论置信度结论充分性结论必要性，对个建好的规则库应该作致性检查和完备性检查，尤其是对造成推理过程陷入无限循环的循环规则链的检查。

　　4.2.2征兆故障集它是用来建立征兆集合与故障集合的工具。其操作与规则编辑类似，即也包括添加删除和保存个事实库的操作，对！个打开的事实库可以进行添4.2.3词典编辑机器推理过程中使用的规则和事实都是基于简化的英文代码的。词典是联结机器内部推理与结果输出的个桥梁。对推理解释更是必不可少的。词典作为规则和事实所用词汇与代码的对应集合，为提高其搜索效率，词典中的词汇采取按字母索引分组的方式来组织。翻译过程中，只检查个英文代码的第个字母与词典中某组词汇的开头字母是否致，如果致则对该组内的单词进行搜索匹配。

　　假如某个组内单词数量太多，还可以在该组内继续建立分组，以进步提高搜索效率，词典编辑的操作也与上面介绍的规则编辑类似。

　　计成先由用户向事实输入对话框中输入自动获取供选征兆中选出交互征兆及其置信度，系统接受征兆输入后即调用规则库进行推理，并将推理结果4显给用户。

　　解释是专家系统的重要功能之。在规则推理诊断中，要通过回溯推理过程来帮助用户理解从证据到推论的来龙去脉。解释对话框在推理结论集列故障，如炉墙出现结渣，则在右边的推理结果解释框中给解释，包括推理过程中所使用的每条规则以及证据的来源和置信度。

　　5结束语结合循环流化床锅炉的实际特点和课的需要，开发了套循环流化床锅炉计算机在线监测与状态诊断专家系统。该系统不仅能对锅炉的当前运行情况进行实时显控制分析，还可对锅炉系统运行中设备的状态实行在线诊断。该系统已于2000年应用于油改煤循环流化床锅炉工程项目，目前切运行正常，该系统为锅炉设备的安全经济运行提供了强大的技术保障。

　　1张光纯。大型电站锅炉事故分析及预测措施M.北京机械工业出版社，1990.

　　2林志杰，刘德昌。流化床燃烧锅炉均。北京能源部农村能源及电气化司，1992.

　　刘德昌。流化床燃烧技术的工业应用蚓。北京中国电力出版周如曼。3⑴MW火电发电机组故障分析M.北京中国电力出版社⑴黄文虎，夏松波，刘瑞岩。设备故障诊断原理技术及应用化。

　　北京科学出版社，1997.

　　复编辑燃料耗量岭。

　　焦煤混合粉着火性能介于纯焦粉和纯烟煤粉之间，且随掺焦量的增加和煤粉细度的变粗，着火性能变差，各种煤粉流着火温度，纯焦粉10001020工纯煤粉820石油焦燃烧反应慢，混合粉燃烧特性要差于纯烟煤粉，也是随掺焦量的增加，影响愈趋严重。

　　改变煤粉细度和燃烧配风可以改变其燃尽率，但在炉膛出口氧量达到，2=45之后，影响就不明显了。

　　炉膛热负荷强度对混合粉的燃烧有影响，在炉温提高时，不完全燃烧损失如下降。

　　煤粉细度对混合粉的着火和燃尽性能影响明显。

　　值此论文发之际，谨向参加本试验的全体工作人员衷心的感谢。5结论在上述所讨论的试验条件下，可知沈伯雄。石油焦燃烧及其循环流化床燃烧的技术。石油炼制徐通模。燃烧学蝴。北京机械工业出版社，1982.