[发明专利]高端发电装备磨煤机的多指示变量解耦的智能监测方法

说明书

本发明公开了一种高端发电装备磨煤机的多指示变量解耦的智能监测方法。本发明针对百万千瓦超超临界机组磨煤机运行过程非平稳、多台设备耦合的特性，使用平稳子空间分解和弹性网方法来进行多指示变量的解耦，提取在单指示变量下数据特性相似的变量子组，建立设备子块，然后利用PCA方法分别对每个设备子块建立监测模型。该方法克服了大型燃煤机组磨煤机运行过程中的非平稳特性，充分挖掘多台设备间的相关关系，建立了基于单台设备的监测模型，有效解决了大型机组多台设备耦合、建模困难的问题，大大提高了非平稳过程在线监测的性能，减少了误报率，从而保证了百万千瓦超超临界发电机组磨煤机的安全可靠运行并提高了生产效益。

技术领域

本发明属于非平稳过程统计监测领域，尤其涉及一种高端发电装备磨煤机的多指示变量 解耦的智能监测方法。

背景技术

在火力发电中，锅炉、汽轮机和发电机是三大关键设备，在这其中，锅炉是个极其复杂 的工业过程，规模庞大、设备多数、参数众多且相互影响，现场具有高温、高压、高噪声等 特点，因此其安全问题是火力发电过程中的重中之重。目前，现役超超临界百万千瓦机组均 采用直吹式制粉系统。其中，磨煤机是锅炉制粉系统中的关键设备之一，起着研磨原煤，使 其达到能在锅炉内有效燃烧的细度的作用。原煤通过给煤机皮带传送至进料管并进入磨煤机， 然后以恒定的速度落在磨台上。在离心力地作用，煤向外移动，被轧辊碾碎成煤粉。一次风 通过底部进入磨煤机，对煤粉进行干燥的同时将其带入碾磨区上部的粗粉分离器中进行分离， 合格的细粉被一次风带出经过分离器后送到锅炉中燃烧，不合格的煤粉落回磨台继续加工。 磨煤机作为炉侧重要辅机，其运行过程的好坏将直接影响机组的安全性和经济性。磨煤机长 时间处在恶劣的工作环境中，实际过程中易出现堵塞、漏粉、断裂等故障。百万千瓦超超临 界机组的磨煤机为满足锅炉负荷的需要，连续、均匀、有调节地供应炉膛质量合格的煤粉， 往往有多台设备同时工作。运行中的多台磨煤机由负荷需求分配给煤量，单台设备的其他输 入参数例如分离器转速、风量等都根据该设备的给煤量进行调整。因此，百万千瓦超超临界 机组磨煤机工艺复杂、多台设备间耦合严重，且长期变负荷运行，更容易引发故障。为了保 障机组安全可靠运行，必须对磨煤机采用有效的状态监测。

设备状态监测历经数十年的发展，已由很多前人对此作了相应的研究与探讨，基于不同 的角度提出了相应的在线故障检测方法。概括说来，主要包括基于模型的方法和基于数据驱 动的方法。对于火电机组这样的复杂非线性系统，其结构复杂、动态时变以及强耦合性严重， 使得难以建立精确的解析模型来实现在线状态监测。而随着技术的发展，电厂生产过程中可 以获得越来越多的数据，基于数据驱动的状态监测策略越来越受到研究人员和现场工程师的 青睐。基于数据、驱动的方法主要包括多元统计方法和人工智能方法。其中，主成分分析、 偏最小二乘法等方法作为多元统计分析方法的典型代表，受到了大家的关注。其原理是假设 机组在预先设定的稳态工况下运行，一旦运行状态偏离稳态工况，则认为机组发生了故障。 并通过两个监测统计量和SPE来判断机组是否偏离正常状态。

但是，基于传统多元统计分析在线状态监测方法应用于实际超超临界百万机组磨煤机的 生产过程中存在着两方面的问题：首先，在火电热力系统实际运行过程中，负荷的频繁变化 会使得火电过程中设备不分运行参数的均值和方差随时间发生变化，呈现出明显的非平稳特 性，由此导致机组的变工况问题非常普遍。频繁出现稳态工况和过渡工况交替的现象，给运 行状态异常监测带来了较大困难。由于非平稳过程的统计特性会随着时间变化而变化，传统 的多元统计分析方法无法准确描述非平稳过程。其次，超超临界机组磨煤机结构复杂，多台 设备同时工作，且每台磨煤机给煤量受到负荷的综合影响，各台设备间参数众多且相互影响。 针对上述问题，前人提出了基于协整和基于工况划分的状态监测方法来处理非平稳问题。但 他们只是利用了一种指示变量的划分，不适用于磨煤机这种多台设备的指示变量复杂耦合的 情况。因而，现有的状态监测方法并不能很好地运用在百万千瓦超超临界机组磨煤机上。