基于多PCA模型的锅炉故障诊断

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1、基于多PCA模型的锅炉故障诊断锅炉的运行匚况对结焦有很大的影响,如运行中增加锅炉负荷，则会捉高燃烧强度.使低熔点的共熔体熔化区域増大.结焦的范国扩大.在锅炉运彳丁中・特别是负荷变化频繁或超负荷运彳「史易结焦，为了在运行中避免结焦问题.冇必要对影响结焦的郴关过程变駅进行监测和诊断，发现结焦的侦兆时，及时对炉膛燃烧状况进行必要的调整。近年來，主元分析方法在化工过程的监测和故障诊断中已有许多研究和应用.但在火电厂生产过程中的应用还不多。一般來讲，化工生产过程是一个相对封闭的系统，它的工况变化受产品种类和产量的影响.而在大多数时间里，直

2、产品的种类和产量是相对稳定的，这就决定了具生产过稈将长期工作在某个稳态工况下，在这种条件下，常规的pc八故障检测方法是可以直接应用的•而火电厂工产过程与外界电网连通•它的一个呆显著的运行特点是其运行丁况随着外界负荷需求的变化而不断变化，在这种变工况条件卜•，使用常规的PCA故障检测方法将有一定的局限性卩儿5.1传统PCA故障诊断的局限性5.L1火电厂运行特点分析火电厂生产过程是一类典型的流程丄业过程，它同一般的化工过程-样，是将原材料（煤炭）转换成产品（电）的连续生产过程：但是.由于电足一种特殊的产品，它不能存储，因此其产量（发

3、电展）不能人为固定在-个水平上，而是甌着外界负荷的需求而不断变化。从控制的角度來考虎，火电厂生产过程控制系统是-个大的随动控制系统，其控制ri标是将发电虽与外界负荷指令保持一致；而一般流程丁业过稈拎制系统则是一个大的定值控制系统，其产品的种类和产量一般维持在一个定值水平上，n.这个定值是可以人为设置的火电厂生产过程的特殊性决定了兀运行方式的特殊性。其典型的运行方式是，生产过程运行在某个稳定工况下：当负荷指令发生变化时，燃料虽.送风量、给水量、蒸汽呈等参数•将发生郴应变化.过程处于一个过渡状态：当负荷指令稳定后.生产过程又将运行在

4、一个新：的植定工况因此具运行特点是：工况不断变化，过程在“稳态•过渡•稳态”各状态卜•不

5、断交替运行。

6、所谓丄况是指系统或过程在运行中所处的工作状况.一般选用-组受工况变化影响的过程变皐來衣征工况特性.这纽变量称Z为工况待征变鱼。向这哇工况特征变试的丄作点是随设定值而变化的.所以工况的变化归根结底是由操作变量的变化引超的.对j:火电厂來说，各个子系统是定值控制系统，具操作变彊•般不变，但就席体而言它是一个随动系统，其操作变量是机纽负荷指令.所以机组负荷指令是彩响火电丿工况变化的本质原因。因此常选用与负荷指令相关的一组变星作为工况

7、特征变量，包括机组负荷、炉膛负压、引风量.含氧駁等。山于这里面机组负荷是主导因索，其他变虽会随着它变化，所以为简m起见般选用机组负荷作为匸况特征变当然仅通过工况特征变量來衡吊匸况特性是不全面的，这只是一种狭义上的概念，广义上还应该包括机组的工作方式”例如，当机组处于低负荷运厅时，其磨煤机投入台数会减少.给水方比也会山两台汽泵给水切换成电泵给水。但考虑到机组人部分时间将运行在屮高负荷下，而这时机组的工作方式一燉不变化，因此在本文的研究中仅选用机组负荷來衡虽工况特性。5.1.2工况变化对PCA故障诊断的影响为便于通过分析工况变化对变

8、师的均值、方屋和协方差的影响來得知其対检测结果的影响.观察一段变工况下的机组负荷和在此负荷卜•的各个过程变駁变化趋势，则将过程变量分为两类・其中第一类变量不受工况变化的彩响，或是受工况变化而产生了扰动但在闭环控制的作用F会很快消除.仍维持原冇状态。这类变虽如炉膛含氧量等。第二类变就受工况影响很大，氏工作点会跟随工况-起变化。这类变星如炉膛负压、引风量等。图5」所示各变屋葩负荷变化的趋势图.经过分析，对只含有第一类变呈的控制系统，由于其变量的均值.方差和相关性都不工况变化，即尽管工况变化，但系统仍然处于稳定状态，因此这类系统变量可

9、以使用传统PCA故障诊断方法通过单…模型进行故障检测，但当控制系统包含两类变屋时，山于部分变量的沟值和相关性会随工况发生变化.如果使用某个匚况卜•的主元模型对另「工况的检测样本进厅故障检测时•即便没有发生故障，也会使统计量超出控制限，造成误检。而如果使用多个II况下的正常数据建立一个大的主元模型的话.则会消弱不同工况下各自的统计特性.因而左检测中造成漏检。因此在变「况条flF便用基于单一主元模型的常规PCA故障检测方法是F可行的.这就耍考虑主元模型的工况适应性问题。ooooo6420111—1E2B住00200OOO4O003O

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