[发明专利]基于CVA-SFA的智能电厂大型燃煤发电机组空气预热器控制性能监测方法

说明书

本发明公开了一种基于CVA‑SFA的智能电厂大型燃煤发电机组空气预热器控制性能监测方法。针对大型火力发电机组空气预热器因参数众多、机组运行工况多变导致的控制性能监测困难的问题，运用典型变量分析(CVA)提取空气预热器控制系统变量间的相关信息，再利用慢特征分析(SFA)算法提取相关信息中的动态信息。最后，结合变量的相关性和变化快慢信息构造空气预热器控制性能在线监测模型。该方法克服了大型火电机组空气预热器因变量众多、工况变化而导致的控制性能监测困难的问题，大大提高了动态过程控制性能在线监测的准确度，有助于火电厂对空预器控制系统进行智能及时的监测，有助于保证大型火力发电机组的安全可靠运行。

技术领域

本发明属于火电过程控制系统性能监测领域，特别是涉及一种面向智能电 厂大型燃煤发电机组空气预热器运行相关性信息与动态信息的在线性能监测方 法。

背景技术

控制系统在现代化的工业过程中占据非常重要的地位，生产质量、操作安 全、物能消耗等影响经济效益的指标都直接或间接的与控制系统的性能有关。 在实际生产过程中，控制系统在投入使用初期往往性能表现良好，但运行一段 时间后，由于设备的磨损、定期保养和维护不及时等原因，可能导致控制系统 的性能下降，控制性能变差会直接影响生产质量，导致经济效益亏损，若因此 引发生产故障，还会涉及到人的生命安全甚至社会企业的财产安全，带来极大 威胁。Torrres等人对2004-2005年巴西12家工厂(石化、造纸、水泥、钢铁、 采矿等)，超过700个控制回路进行检验，结果显示14％回路的阀门磨损过度，15％的阀门存在迟滞问题，16％的回路存在严重的整定问题，24％的控制器输出 存在饱和现象，41％的回路因为整定问题、耦合、扰动以及执行器的问题而存在 振荡现象。

另外，实际生产中，一个生产过程可能会有数以千计的控制回路共同作用，Eastman化学公司中的两个精馏生产设备拥有多大14000个控制回路，在HVAC 生产过程中，其控制回路的数量甚至能够达到十万个。大型火力发电机组具有 较高的复杂性，具体体现在规模庞大、设备众多、参数多样化且相互影响等方 面。此外，大规模的火力发电机组，现场具有高温、高压及高噪声等特点，不 适合人工去现场考经验判断控制系统性能的优劣与变化。

控制性能评价与监测技术是过程控制领域新兴的一项重要技术，它能够利 用设备的日常运行数据，实时监测监视系统控制性能的变化，对控制系统的问 题做出早期识别和优化。对于发电机组，由于电力系统中的用电负荷是经常变 化的，为了维持有功功率平衡，保持系统频率稳定，需要发电部门相应的改变 发电机的出力以适应用电负荷的变化，即发电机组的工况不是稳定不变的。但 是现有的控制性能评价与监测方法如主成分分析、偏最小二乘法、费舍尔判别 分析，都是基于工况稳定的理想假设下进行的，因此，将其运用在大型火电机 组空气预热器控制系统性能监测上，并不能得到很好的监测效果。

发明内容

空气预热器是安装在锅炉后部，利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所 需空气以提高锅炉效率的热交换装置。加热后的空气(热空气或热风)温度达 200～400℃，这对改善燃料着火和燃料完全燃烧十分有利，锅炉煤粉制备系 统也需要由其供给热风作为干燥剂和供输送煤粉之用，空气预热器是现代大、 中型锅炉必不可少的设备。影响空气预热器性能的关键问题有：振动、噪声、 漏风、腐蚀和堵灰。

本发明的目的在于针对大型火电机组空气预热器因参数众多、结构复杂、 工况多变导致的控制性能监测困难的问题，运用典型变量分析与慢特征分析 融合算法提取空气预热器控制系统变量间的相关信息与变化快慢信息，克服 了大型空气预热器因变量众多、工况变化而导致的控制性能监测困难的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：基于CVA-SFA的智能电厂大型 燃煤发电机组空气预热器控制性能监测方法，该方法包括以下步骤: