[發明專利]鍋爐主要受熱面超前診斷分析方法及系統

有效

• 申請號: 201710562120.4
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107291944A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 劉瑞平;李曉;閆修峰;許卷卷;劉煥永
• 申請（專利權）人: 濟南作為科技有限公司
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06N5/00;F22B37/38
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司37105
• 代理人: 李修杰

技術領域

本發明涉及一種鍋爐主要受熱面超前診斷分析方法及系統，屬于電站鍋爐故障診斷技術領域。

背景技術

鍋爐主要受熱面包括汽包、過熱器管、再熱器管、省煤器管和水冷壁管等，它們除了要承受高溫高壓作用外，還受到來自工質側或煙氣側的腐蝕、磨損和疲勞損傷等，工作條件比較惡劣。

統計表明，火力發電機組約40％的事故停機是由于鍋爐故障引起的,而其中70％的故障是由受熱面被破壞造成的。為了避免鍋爐故障造成的非計劃停機，電廠只能以保守的方式在日常運行和定期檢修之間尋求平衡點。

目前，已經出現了一些鍋爐故障診斷方法。根據德國學者Frank教授的觀點,故障診斷的方法可以分為三大類:基于信號處理的方法、基于解析模型的方法和基于知識的方法。但是，電站鍋爐內部燃燒環境惡劣，數據監測點缺乏，是一個復雜的工業系統,其故障多性和復雜性,因此不可能僅通過某一類方法就解決鍋爐中所有的故障檢測與診斷問題,必須充分利用系統所提供的各種信息,結合多種診斷方法,才能對其故障實現有效的診斷。

故障診斷技術發展至今,鍋爐主要受熱面的爆漏等事故始終沒有得到有效控制，鍋爐受熱面有什么問題、什么時候會達到承受極限、如何預防、解決措施是什么等一系列問題不能得到根本性的解決。

發明內容

為了解決目前鍋爐主要受熱面故障不易診斷和超前預測的問題，本發明提供了一種鍋爐主要受熱面超前診斷分析方法及系統，其能夠有效的控制鍋爐主要受熱面的爆漏等事故的發生。

本發明解決其技術問題采取的技術方案是：

本發明的一種鍋爐主要受熱面超前診斷分析方法，它首先采用理論數學模型、動態專家知識庫和數據挖掘三者有機融合的方式建立智能超前診斷模型，然后采用三維立體可視化的手段對鍋爐內部結構進行展示，最后對預測后的鍋爐主要受熱面受損情況進行關聯調整分析，進行鍋爐主要受熱面的超前診斷后的干預調整，形成閉環管理，以此來避免鍋爐故障的發生。

本發明的一種鍋爐主要受熱面超前診斷分析方法，具體包括以下步驟：

(1)建立數學模型：獲取鍋爐實時監測點的數據信息，建立鍋爐受熱面主要受損類型的數學模型，進行劣損定量計算分析，獲取鍋爐主要受熱面的實時受損情況；

(2)建立動態專家知識庫：搜集整理針對所診斷鍋爐四管故障的通用性理論知識和所診斷鍋爐的歷史檢修資料，進行匯總得到適用所診斷鍋爐四管故障相關的專家知識庫，同時為專家知識庫預留專家知識獲取接口，不斷動態更新專家知識庫，用以提高預測準確率；

(3)挖掘數據信息：充分利用大數據挖掘技術對鍋爐歷史運行相關數據進行關聯挖掘分析，找出鍋爐失效時的相關運行參數的反應規律，以此倒推鍋爐的受損與失效情況；

(4)故障超前診斷與預警：基于所述的數學模型、動態專家知識庫和大數據挖掘信息進行有機融合，進行鍋爐主要受熱面超前診斷分析與預警。

進一步的，所述建立數學模型的具體過程為：輸入鍋爐實時監測點以及鍋爐受熱面管的壓力、溫度、運行時間、管子材質、厚度和管子氧化性能信息，建立鍋爐受熱面的蠕變、腐蝕、疲勞以及磨損量受損類型的數學模型，計算管子高溫蠕斷時間、低溫腐蝕量、管壁減薄率、疲勞壽命和磨損量，進行劣損定量計算分析來獲取鍋爐主要受熱面的實時受損情況；

所述數學模型中的計算公式為：

lgτ＝-c+Const/T

其中，T為鋼材的使用溫度，C為鋼材常數，τ為鋼材的蠕斷時間；

其中，φ_r為材料的蠕變壽命損耗量，Δτ_r為在i參數下部件的運行時間，τ_ri為在i參數下部件的蠕變斷裂時間；

應力計算公式為：

其中，σ_p為管子計算應力，P為管子中工質的壓力，Dn為管子的平均直徑，S為管子的壁厚；

計算管子的實際薄厚公式為：

S＝S_b-S_w-S_n

其中，S為管子實際計算的壁厚，Sb為最初管子的壁厚，Sw為由于外部腐蝕管子減少的壁厚，Sn為由于內部腐蝕管子減少的壁厚；

其中，q1為由于內部腐蝕管子內表面的單位面積失重，q2為由于外部腐蝕管子外表面的單位面積失重，ρ為金屬的密度；