一種鍋爐系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鍋爐【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鍋爐系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方法。本發(fā)明提供了基于不同時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)的變化，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)變化概率的方法，通過對(duì)鍋爐設(shè)備中的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)判斷鍋爐中各重要設(shè)備的工作狀態(tài)，從而有效地定位故障位置，并通過對(duì)所有系統(tǒng)狀況的變化進(jìn)行分析，預(yù)測出各種設(shè)備狀態(tài)出現(xiàn)的概率。通過這種方法，可以幫助決策者更加及時(shí)地定位故障并對(duì)可能發(fā)生的故障做好充足的準(zhǔn)備。
【專利說明】一種鍋爐系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鍋爐【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鍋爐系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 火力發(fā)電是我國主要的發(fā)電方式，電站鍋爐作為火力電站的三大主機(jī)設(shè)備之一， 伴隨著我國火電行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展?！?013-2017年中國鍋爐制造行業(yè)產(chǎn)銷需求預(yù)測與轉(zhuǎn)型 升級(jí)分析報(bào)告》顯示，至2010年底，單機(jī)容量30萬千瓦及以上火電機(jī)組占全部火電機(jī)組容 量的60%以上。
[0003] 鍋爐設(shè)備是一種受壓設(shè)備，經(jīng)常處于高壓下運(yùn)行，并受到煙氣和爐水中有害雜質(zhì) 侵蝕和飛灰磨損，因此需要定期的對(duì)鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)并在運(yùn)行過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測可能發(fā)生 的設(shè)備故障。準(zhǔn)確的查找鍋爐設(shè)備故障正是制約鍋爐正常使用和發(fā)展的重要因素之一，一 旦管理不嚴(yán)，使用不當(dāng)就會(huì)發(fā)生事故，甚至發(fā)生重大破壞性事故。在出現(xiàn)事故后及時(shí)的查找 事故根源的速度越快越準(zhǔn)確，事故造成的損失就會(huì)越小。但故障后及時(shí)地查找故障根源保 證其正常使用是困擾鍋爐設(shè)備發(fā)展的一大難題，一般情況下都是憑借人工經(jīng)驗(yàn)去推斷，往 往準(zhǔn)確率極低。
[0004] 鍋爐系統(tǒng)狀態(tài)由該系統(tǒng)的多個(gè)變量決定。這些變量的不同取值構(gòu)成了系統(tǒng)的不同 狀態(tài)。另外，系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備元件也有多種不同的工作狀態(tài)。設(shè)備狀態(tài)與系統(tǒng)狀態(tài)之間 相互影響。但目前的設(shè)備控制程序只是單一的將系統(tǒng)元件與系統(tǒng)狀態(tài)建立一一映射的關(guān) 系，但在實(shí)際情況中，許多系統(tǒng)中的重要設(shè)備與系統(tǒng)狀態(tài)的映射關(guān)系并不是一一對(duì)應(yīng)的，系 統(tǒng)中一個(gè)設(shè)備的狀態(tài)發(fā)生變化可能會(huì)引起多個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)同時(shí)發(fā)生變化。例如在發(fā)電廠的鍋 爐系統(tǒng)中，增加通風(fēng)閥門的開度，不僅可以使鍋爐中含氧量提高，同時(shí)會(huì)對(duì)鍋爐中的壓力產(chǎn) 生影響。而且，在即便在與系統(tǒng)狀態(tài)存在一一映射的系統(tǒng)元件中，有的設(shè)備會(huì)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)產(chǎn) 生抑制總用，有的會(huì)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)產(chǎn)生增益作用。因此，設(shè)備狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率在監(jiān)控過程中， 需要充分考慮設(shè)備的種類和作用對(duì)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了基于不同時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)的變化，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài) 變化概率的方法，通過對(duì)鍋爐設(shè)備中的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)判斷鍋爐中各重 要設(shè)備的工作狀態(tài)，從而有效地定位故障位置，并通過對(duì)所有系統(tǒng)狀況的變化進(jìn)行分析，預(yù) 測出各種設(shè)備狀態(tài)出現(xiàn)的概率。通過這種方法，可以幫助決策者更加及時(shí)地定位故障并對(duì) 可能發(fā)生的故障做好充足的準(zhǔn)備。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種鍋爐系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方 法，方法包括以下步驟：
[0007] 步驟一：將每套鍋爐系統(tǒng)由η個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)變量表示，并根據(jù)這η個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)變量 的不同取值組合來表示每套鍋爐系統(tǒng)不同的狀態(tài)，每一鍋爐系統(tǒng)包括m個(gè)設(shè)備，N i表示第 i個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)類型個(gè)數(shù)，而J(則表示第t時(shí)刻的第i個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)，其中，i = 1,2,3.......m，確定鍋爐系統(tǒng)狀態(tài)變量集合為H，其中第i個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)變量用Hi表示；
[0008] 步驟二：將第k個(gè)鍋爐系統(tǒng)中的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行細(xì)分，設(shè)細(xì)分后鍋爐系統(tǒng)狀態(tài)組合 總數(shù)為K,第k個(gè)鍋爐系統(tǒng)狀態(tài)組合區(qū)間為M k。
[0009] 步驟三：設(shè)定設(shè)備狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移概率λ ;
[0010] 步驟四：設(shè)定設(shè)備工作狀態(tài)集合Y與系統(tǒng)狀態(tài)變量集合H的對(duì)應(yīng)關(guān)系W ;
[0011] 步驟五：計(jì)算第i個(gè)設(shè)備在第t'時(shí)刻的設(shè)備狀態(tài)< 到第t時(shí)刻的設(shè)備狀態(tài)乂的 概率€(小'，乂 I jf)，其中t表示當(dāng)前時(shí)刻，t'表示前一時(shí)刻，當(dāng)前時(shí)刻t與前一時(shí)刻t'的 時(shí)間間隔為單位時(shí)間Λ t，第i個(gè)設(shè)備在單位時(shí)間Λ t內(nèi)的狀態(tài)變化的概率相同，第i個(gè)設(shè) 備在t'、t時(shí)刻的設(shè)備狀態(tài)為jf、夂。
[0012] 進(jìn)一步的，所述步驟三具體為，設(shè)定第i個(gè)設(shè)備狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移概率λ即第i個(gè)設(shè) 備狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣λ i (i = 1，2, 3. . .，m)，其計(jì)算公式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種鍋爐系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟一：將每套鍋爐系統(tǒng)由η個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)變量表示，并根據(jù)這η個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)變量的 不同取值組合來表示每套鍋爐系統(tǒng)不同的狀態(tài)，每一鍋爐系統(tǒng)包括m個(gè)設(shè)備，Ni表示第i 個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)類型個(gè)數(shù)，而則表示第t時(shí)刻的第i個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)，其中，i= 1,2,3.......m，確定鍋爐系統(tǒng)狀態(tài)變量集合為H，其中第i個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)變量用Hi表示； 步驟二：將第k個(gè)鍋爐系統(tǒng)中的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行細(xì)分，設(shè)細(xì)分后鍋爐系統(tǒng)狀態(tài)組合總數(shù) 為K,第k個(gè)鍋爐系統(tǒng)狀態(tài)組合區(qū)間為Mk ; 步驟三：設(shè)定設(shè)備狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移概率λ; 步驟四：設(shè)定設(shè)備工作狀態(tài)集合Y與系統(tǒng)狀態(tài)變量集合H的對(duì)應(yīng)關(guān)系W; 步驟五：計(jì)算第i個(gè)設(shè)備在第t'時(shí)刻的設(shè)備狀態(tài)W到第t時(shí)刻的設(shè)備狀態(tài)乂的概率P，其中t表示當(dāng)前時(shí)刻，t'表示前一時(shí)刻，當(dāng)前時(shí)刻t與前一時(shí)刻t'的時(shí)間間隔為單位時(shí) 間Λt，第i個(gè)設(shè)備在單位時(shí)間Λt內(nèi)的狀態(tài)變化的概率相同，第i個(gè)設(shè)備在t'、t時(shí)刻的 設(shè)備狀態(tài)為乂'、乂。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟 三具體包括以下步驟：設(shè)定第i個(gè)設(shè)備狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移概率λ即第i個(gè)設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣 λ1(i= 1，2, 3. . .，m),其計(jì)算公式如下：
其中，表示第i個(gè)設(shè)備從狀態(tài)1變化到狀態(tài)1的概率，表示第i個(gè)設(shè)備從狀態(tài)1 變化到狀態(tài)2的概率，以此類推，表示第i個(gè)設(shè)備從態(tài)yi變化到狀態(tài)yi的概率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟四 具體包括以下步驟：該對(duì)應(yīng)關(guān)系W為第i個(gè)設(shè)備在開啟狀態(tài)下對(duì)鍋爐系統(tǒng)的η個(gè)系統(tǒng)狀態(tài) 變量的影響趨勢，設(shè)定設(shè)備工作狀態(tài)集合Y與系統(tǒng)狀態(tài)變量集合H的對(duì)應(yīng)關(guān)系W，其公式 為：
其中Wij表示第i個(gè)設(shè)備對(duì)第j個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)變量的影響值，所述j= 1，2, 3......IijWij 的取值范圍為{〇，1，-1}。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于：所述步驟五 具體包括以下步驟： 步驟51 :判斷第i個(gè)設(shè)備在前一時(shí)刻t'是否處于正常工作狀態(tài)，若是，則執(zhí)行步驟53， 否則執(zhí)行步驟52 ;判斷方法：設(shè)定第i個(gè)設(shè)備工作狀態(tài)集合維數(shù)為Li,而設(shè)定第i個(gè)設(shè)備 工作狀態(tài)集合為Yi =Iy1,y2,y3,...，yj，其中η為自然數(shù)，則表示該第i個(gè)設(shè)備具有η個(gè) 不同的工作狀態(tài)，因此Li =η，若第i個(gè)設(shè)備在前一時(shí)刻t'的工作狀態(tài)不屬于集合Yi = Iy1,y2,y3,...，yn}中的正常工作狀態(tài)，則判定該第i個(gè)設(shè)備不處于正常工作狀態(tài)，異則反 之， 步驟52 :分別計(jì)算第i個(gè)設(shè)備在當(dāng)前時(shí)刻t的狀態(tài)乂的轉(zhuǎn)移概率Pi,具體公式如下： a) 若當(dāng)前時(shí)刻t第i個(gè)設(shè)備非正常工作： €(小?f) =l-氣f.'viχΔ?. b) 若當(dāng)前時(shí)刻t第i個(gè)設(shè)備正常工作： 乃(小'，)，;I/) =又:,νχΔ? >1· 9 步驟53 :判斷第i個(gè)設(shè)備在當(dāng)前時(shí)刻t是否處于正常工作狀態(tài)，若是，則計(jì)算第i個(gè)設(shè) 備在當(dāng)前時(shí)刻t的工作狀態(tài)M的轉(zhuǎn)移概率Pi的公式如下： €(Ψ--)=ι-ΣΑ;_.ν;χΔ" 其中當(dāng)前時(shí)刻t的鍋爐系統(tǒng)狀態(tài)為Mt,前一時(shí)刻t'的鍋爐系統(tǒng)狀態(tài)為Mt^R(MtIMt)是 指設(shè)備在系統(tǒng)狀態(tài)Mt' -Mt的允許變化狀態(tài)集合，系統(tǒng)狀態(tài)Mt' -Mt允許變化的狀態(tài)集合 與W的關(guān)系為：R(MtIMt)eW, 乂表示的是第t時(shí)刻第i個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)，這里的允許變 化狀態(tài)集合R(MtIMt)是按照We^MiIMi')且R(Mk|Mk'）eW的方式進(jìn)行的， 否則，判定第i個(gè)設(shè)備在當(dāng)前時(shí)刻t的工作狀態(tài)M是否滿足設(shè)備狀態(tài)變化公式： y\ ^RiMt \Mt')； 若是，則執(zhí)行步驟54,否則，執(zhí)行步驟55， 步驟54 :計(jì)算第i個(gè)設(shè)備在當(dāng)前時(shí)刻t的工作狀態(tài)丨的轉(zhuǎn)移概率Pi的公式如下： 巧(小'，乂丨jf) =義,ν?χΔ?， 步驟55 :計(jì)算第i個(gè)設(shè)備在當(dāng)前時(shí)刻t的狀態(tài)M的轉(zhuǎn)移概率Pi的公式如下： 你I，》;') = 〇。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK104238516SQ201410468800
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】趙旭, 繆惠芳, 吳一純, 謝珊, 鄭劍香, 陳少敏 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)