电站煤粉锅炉炉内压力波动的非线性特性分析

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1、第24卷第4期热能动力工程V01．24．No．42009年7月JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWERJuly．，2009文章编号：1001—2o6o(2oo9)o4—0457—04电站煤粉锅炉炉内压力波动的非线性特性分析牛蔚然，邱燕，田茂诚，刘志超(1．山东大学能源与动力工程学院，山东济南250061；2．山东电力研究院热能研究所，山东济南250021)摘要：电站燃煤锅炉炉内过程是一个复杂的非线性时变过火检强度，炉内温度，炉内压力是实际中常用的程，因此在传统的线性分析技术基础上引入非线性分析方法监测炉内瞬态过程的参数。火检强度，根据

2、火检探具有一定的现实意义。通过对可反映炉内瞬态过程的炉内头安装位置的不同，可反映出探头监测区域的局部压力信号的统计检验分析，确定炉内压力波动序列分布不服火焰强度。实炉的火检一般安装在煤粉喷口附近，从正态分布，而是服从具有尖峰胖尾特性的分形分布；多变受煤粉气流的影响较大，如果用来反映瞬态炉内过量影响造成的不可预测的压力间断性跳跃，是炉内压力波动程会有较大的噪声干扰；另外受实际灵敏度设定的服从分形分布特征的根本原因。利用最大拟然估计方法对限制，一般在负荷较低、炉内温度低时，其参数变化压力波动的分形分布参数进行了估算，计算表明炉内压力波较为显著，而当燃烧稳定、炉内温度较高后，参数的动信号

3、的方差无统计意义。利用经典的R／S统计分析工变化就不再显著；炉内温度，理论上可以很好地反映具，计算得到炉内压力波动序列的Hurst指数，分析了炉内压力波动情况与其Hurst指数间的关系，这可为锅炉燃烧优化炉内燃烧状况，但由于炉内温度可达1300oC以上，调整提供有益的指导。测点的设计及安装要求均较高，因此实炉燃烧区域均不设温度测点。对于距燃烧区域较远的温度测关键词：煤粉锅炉；压力波动；分形分布；Hurst指数点，由于受到锅炉汽水侧换热的作用，其变化已无法中图分类号：rM[623．94文献标识码：A精确反映炉内瞬态过程；炉内压力信号作为锅炉运行过程中重要的监视信号，测点安装方便，瞬态

4、反应引言灵敏，实炉中有大量测点布置，是研究炉内过程的理非线性科学是20世纪下半叶发展形成的一门想参量。因此本文选择炉内压力信号作为研究炉内新兴学科，其中的分形、混沌及耗散结构理论为研究过程非线性特性的特征量。各类非线性系统提供了深厚的理论基础和有效的分析工具。在电站煤粉锅炉运行中，其炉内过程由于2炉内压力信号的正态性检验受到诸如炉型、煤质、燃烧装置和制粉装置以及运行2．1正态性检验方法方式等大量可变因素及其交互作用的影响，使得电一般正态性检验有三种方法：站煤粉锅炉炉内过程实质是一个复杂的非线性时变(1)直方图检验。直方图可显示数据的频率分过程。将非线性科学引入炉内过程研究可进一步加

5、布，是正态性检验的一种直观方法。如果压力信号深对炉内过程规律性的认识，对指导电站锅炉优化的直方图与正态分布的概率密度函数相差较大，就调整，优化锅炉设计具有一定的现实意义。可直观判断压力波动序列不服从正态分布。1炉内过程非线性特征量的选取(2)Jarque—Bera检验(下称JB检验)。Jarque—Bera检验是对样本偏度和峰度的联合检验。对于正对于实际运行中的一台锅炉，炉型、燃烧装置和态分布数据，偏度接近于零，峰度接近于3。在被检制粉装置等均已固定，影响炉内过程的运行参数主序列服从正态分布假设成立的情况下，JB统计量服要有：锅炉出力，煤质变化，投粉方式，配风方式，风从自由度为2的

6、分布。量均匀性等，但这些参数均无法用来反映炉内的瞬(3)Kolmogorov—Smimov检验(下称I(s检验)。态工况。该检验为拟合优度型检验，它可检验来自总体的样收稿日期：2008—04—07；修订日期：2008—12—09基金项目：国家重点基础研究发展规划基金资助项目(2O∞cB)作者简介：牛蔚然(1973一)，男，山东滕州人，山东大学博士研究生．·458·热能动力工程2009经本分布函数是否为正态分布函数。若检验统计量大min，共采集l3个样本。各样本的基本统计量以及于临界值，则可确认所检验的样本不服从正态分布。正态性检验结果如表1所示。样本1、2、3炉内压力2．2实炉压力

7、波动信号的取样及正态性检验波动曲线如图1所示；样本1直方图如图2所示，其对某300MW锅炉满负荷稳定运行期间的炉内中图2中的曲线为相应的正态分布曲线。压力进行取样，采样间隔1S，每次采鲫样枷时间咖为鲫10鲫鲫咖鲫黜鲫鲫咖鲫表1炉内压力序列的基本统计量及JB检验、KS检验结果样本号样本总数均值标准差偏度峰度JB统计量Ks统计量样本1—62．5569．62样本2—71．9948．58样本3—21．1549．84样本456．5561．oo样本5—36．1269．53样本6—