一次风系统中一次风机失速的预防方法与流程

文档序号:11198511阅读:1901来源:国知局
一次风系统中一次风机失速的预防方法与流程

本发明涉及风机检测技术领域,更确切地说涉及一种一次风系统中一次风机失速的预防方法。



背景技术:

一次风机为提供一定压力、一定流量的一次风,将煤粉干燥并送入喷燃器中,提供煤粉挥发和燃烧所需的热量。一次风机由电动机、叶轮、机壳、进气箱、集流器、基座、调节控制系统等组成。在大容量热力发电机组中,一次风系统通常采用两台动叶可调的轴流式一次风机并联运行,既可以适应机组负荷的大范围调节同时保持风机的高效率。

在热力发电机组中,一次风通常分成两路:一路经空预器加热后送往磨煤机,起干燥煤粉的作用;另外一路冷一次风送往磨煤机入口与热一次风混合,来调节磨煤机内风粉混合物的温度,预防煤粉燃烧或爆炸。

制粉系统各个磨煤机调节阀阀位、一次风系统运行模式、空预器的积灰等都会影响一次风风道的综合阻力特性。在相同一次风量下,一次风机出口压力随着一次风风道的阻力增加而增大,可能会引发一次风机失速,另在机组发生rb(当机组主要辅机故障跳闸造成机组实发功率受到限制时(协调控制系统在自动状态),为适应设备出力,协调控制系统强制将机组负荷减到尚在运行的辅机所能承受的负荷目标值。协调控制系统的该功能称为辅机故障减负荷(runback),简称rb。)时,跳闸磨煤机快速关闭冷、热一次风快关挡板,一次风压快速上升,从而更容易发生失速。严重的风机失速会危及机组的安全运行,电厂通常采用失速探针和差压开关判断失速信号,可靠性较差;失速在运行过程中具有快速恶化的特性,运行人员很难很好提前采取应对措施。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是,提供一种一次风系统中一次风机失速的预防方法,该预防方法实时监控风机的运行状态,使风机运行在安全的区间,当风机出现失速的状况时,能够及时提醒工作人员采取相应的措施或做好事故预想,避免造成风机在运行过程中快速恶化。

本发明的技术解决方案是,提供一种具有以下结构的一次风系统中一次风机失速的预防方法,包括以下步骤:

步骤1:获取并存储风机的临界失速参数;所述的临界失速参数包括动叶开度o向量样本,临界失速流量q向量样本及临界失速压力p向量样本,分别对o-q,o-p,q-p,q-o,p-o,p-q进行三次样条插值,得到三次样条函数foq,fop,fqp,fqo,fpo,fpq;

步骤2:获取一次风系统历史运行模式和历史运行工况样本,并对历史运行工况样本进行数据清洗和归一化处理,然后存储处理结果;

步骤3:选择需要计算安全区间的调节阀、关断阀和阻力参数,并配置各自的相似运行工况子空间元素和相似度;

步骤4:获取一次风机当前的控制方式;

步骤5:获取a一次风机和b一次风机的运行工况,分别计算a一次风机和b一次风机的安全区间;

步骤6:计算选择的调节阀、关断阀和阻力参数历史安全区间和拟合安全区间;

步骤7:对各个区间进行反归一化计算,转化成实际安全区间;

步骤8:展示步骤5风机的安全区间的计算结果,当实时数据超出安全区间时,进行报警;

步骤9:采用先进先出的方法,定期更新历史数据库。

采用以上结构后,本发明的一次风系统中一次风机失速的预防方法,与现有技术相比,具有以下优点:

本发明的一次风系统中一次风机失速的预防方法通过实时综合计算一次风系统逐条调节阀、关断阀、阻力参数和风机参数的安全区间并产生超范围报警。在当前运行模式和运行工况下,系统各个主要调节阀、关断阀、阻力参数和风机参数在安全区间内变化,不会造成任何一台风机失速。如果超出安全区间,则有可能造成风机失速,产生报警,提醒操作人员在提前采取相应的措施或做好事故预想。操作人员可以通过实时观察一次风系统中调节阀、关断阀和风机参数的安全区间和参数在安全区间的位置,从容进行相应的操作。可以通过实时观察阻力参数的安全区间的位置,及时进行相应的操作,改善相关设备的性能。

作为改进,步骤2中获取一次风系统历史运行模式和历史运行工况样本,并对历史运行工况样本进行数据清洗和归一化处理,然后存储处理结果,具体方法如下:步骤2.1:采集最近一年一次风系统运行模式和运行工况样本;步骤2.2:若一次风系统采用质量流量表示,那么把a一次风机流量、b一次风机流量、a磨煤机空气流量、b磨煤机空气流量、c磨煤机空气流量、d磨煤机空气流量、e磨煤机空气流量、f磨煤机空气流量转换成流量计附近的温度压力下的体积流量;步骤2.3:剔除机组负荷小于10%额定负荷的样本和一次风机开度小于20%的样本;步骤2.4:对一次风系统运行工况各个测点数据进行z标准化计算,剔除含有标准差大于3的测点的样本;步骤2.5:对一次风系统运行工况各个测点数据进行归一化计算;步骤2.6:得到有效的历史样本集合ω,ω={(运行模式,运行工况)}。

作为改进,步骤3中选择需要计算安全区间的调节阀、关断阀和阻力参数,并配置各自的相似运行工况子空间元素和相似度的具体方法如下:步骤3.1:配置调节阀;选择需要计算安全区间的调节阀并配置相似运行工况子空间元素和相似度;步骤3.1.1:选择需要计算安全区间的调节阀;步骤3.1.2:配置各调节阀的相似运行工况子空间元素;步骤3.1.3:给定各个调节阀的相似度值g1;步骤3.2:配置关断阀;选择需要计算安全区间的关断阀并配置相似运行工况子空间元素和相似度;步骤3.2.1:选择需要计算安全区间的关断阀;步骤3.2.2:配置各关断阀的相似运行工况子空间元素;步骤3.2.3:给定各个关断阀的相似度值g2;步骤3.3:配置阻力参数;选择需要计算安全区间的阻力参数并配置相似运行工况子空间元素和相似度;步骤3.3.1:选择需要计算安全区间的阻力参数;步骤3.3.2:配置各阻力参数的相似运行工况子空间元素;步骤3.3.3:给定各个阻力参数的相似度值g3。一次风系统中,为了实现各种机组负荷的调整和运行的优化,要经常调节各个调节阀和开关关断阀;运行过程中,阻力参数能够反映一些设备部件的阻力性能的劣化参数和趋势;在求解失速裕度的过程中,常常要求相似运行工况子空间中的向量具有某种相似性,相似性度量常用欧氏距离或者加权欧氏距离表示;当欧氏距离小于给定值g时,则认为这些样本和当前工况在子空间中相似,可以聚成一类进行分析比较;由于选择的子空间向量的维度不尽相同,维度多的g尽量选择大一些,反之则小一些;为了能够对不同子空间相似性的大小能够对比和参考,定义参数的相似度,用相似性除子空间维数来表示;由于各个调节阀、关断阀和阻力参数的子空间和相似度是不一样的,故要根据现场运行人员和专工分别定义,根据模型运行情况,可以进行局部调整和持续改进,使模型趋于完善。

作为改进,步骤4中一次风机可以分成以下三种控制方式:①若机组稳定运行,一次风机风量稳定或者设为定值投自动,则称为一次风机的定流量控制方式;②若一次风机出口压力稳定或设为定值投自动,则称为一次风机的定压力控制方式;③若一次风机的动叶调节阀处于手动状态,则称为一次风机的定阀位控制方式。

作为改进,步骤5中获取a一次风机、b一次风机的运行工况,分别计算一次风机的安全区间,具体方法如下:步骤5.1:若一次风机为定流量控制方式,分别获取a一次风机、b一次风机的流量,代入函数fqp和fqo中,分别求得一次风机的临界失速压力和临界失速开度;步骤5.2:若一次风机为定压力控制方式,分别获取a一次风机、b一次风机的压力,代入函数fpq和fpo中,分别求得一次风机的临界失速流量和临界失速开度;步骤5.3:若一次风机为定开度控制方式,分别获取a一次风机、b一次风机的开度,代入函数foq和fop中,分别求得一次风机的临界失速流量和临界失速压力。这是常规的方法求取风机的临界状态参数,可以实时计算,作为风机避免失速的最后一道防线,提供操作人员作为参考。

作为改进,步骤6中计算选择的调节阀、关断阀和和阻力参数历史安全区间和拟合安全区间的具体方法如下:步骤6.1:计算调节阀历史安全区间和拟合安全区间;步骤6.1.1:根据各个调节阀设定的相似运行工况子空间,获取并计算运行工况子空间下的当前向量与历史样本向量,以及之间的欧氏距离d,然后除该子空间的维数,得到各个历史样本的相似度s。例如当前相似运行工况子空间向量为x,第j个历史子空间向量为xj,那么两者的欧氏距离和相似度分别为dj和sj:

其中n为子空间的维数,k为维度的序数。步骤6.1.2:获取与当前运行模式相同,s<g1的样本的集合set1;步骤6.1.3:求集合set1中调节阀的最小开度a和最大开度b;步骤6.1.4:求a、b的反归一化值,得到该调节阀的历史安全区间;步骤6.1.5:获取与当前风机控制方式相同、运行模式相同、s<g1的样本的集合set2;步骤6.1.6:根据风机的控制方式,计算拟合安全区间;①若控制方式为定流量控制,则采用定流量拟合安全区间所定义的计算方法;②若控制方式定压力控制方式,则采用定压力拟合安全区间所定义的计算方法;③若控制方式为定阀位,则采用定开度拟合安全区间所定义的计算方法;步骤6.2:计算关断阀历史安全区间;步骤6.2.1:采取与步骤6.1.1相同的方法;步骤6.2.2:获取与当前风机控制方式相同、运行模式与假设关断阀切换后的运行模式相同、s<g2的样本的集合set3;步骤6.2.3:如果set2中没有风机失速信号,则认为关断阀历史安全区间为[0,1];如果set2中有风机失速信号,则关断阀的设备状态安全裕度为0,即该关断阀不能进行打开或者关闭切换操作,否则会引起风机失速;步骤6.3:计算阻力参数历史安全区间和拟合安全区间,方法与步骤6.1相同。历史安全区间其实就是当前状态下,相似运行工况子空间向量相似的、历史样本上该调节阀或者关断阀或者阻力参数出现过的范围,只要操作者单独操作该阀门或者阻力参数在其他条件不变的情况下,恶化幅度在此范围之内,都是能够保证风机不出现失速的情况,故在此范围内,操作者可以自由操作,为操作者提供直观的操作指导或者容忍的阻力参数恶化区间;拟合安全区间通过数据拟合的方式推测出调节阀或者关断阀或者阻力参数允许变化的范围,超出此范围就极有可能使风机产生失速;拟合安全区间内的参数历史样本上并没有出现过,如果阀门要操作到此区间或阻力参数恶化到此区间的边界处,极有可能造成风机失速,提醒操作员谨慎缓慢操作和密切关注阻力参数的恶化情况和趋势;这样做的优点是实时展示阀门和阻力参数可能引起失速的边界,并提醒操作员谨慎操作和密切关注参数动向。

作为改进,在步骤8中,安全区间内的数据和超出安全区间的数据用不同的颜色来展示。这是数据展示的一种方法,方便操作者观察当前参数落在哪个区域内,层次感强一些,如果数据落在危险区域也可以采用声光报警的方式警示操作员谨慎操作和调整。

作为改进,步骤9中采用先进先出的方法,定期更新历史数据库的具体方法如下:步骤9.1:实时采集运行模式和运行工况样本,存储样本;步骤9.2:定期更新存储的样本到数据库中;步骤9.3:采用先进先出的方法,删除超过三年的样本数据;步骤9.4:重复步骤2。由于系统运行的过程中,性能状态是缓慢不断变化的,采取最新的样本更能代表系统的性能状态。

附图说明

图1为本发明的一次风系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示,本发明为一次风系统中一次风机失速的预防方法,把一次风经过的一次风机、空预器、磨煤机、密封风机、暖风机以及连接的管道阀门、附属设备等称为一次风系统。

本发明一次风系统中一次风机失速的预防方法,包括以下步骤:

步骤1:获取并存储通过厂家资料或者现场试验得到的风机的临界失速参数。临界失速参数为多个(动叶开度o,临界失速流量q,临界失速压力p)向量样本,分别对o-q,o-p,q-p,q-o,p-o,p-q进行三次样条插值,得到三次样条函数foq,fop,fqp,fqo,fpo,fpq,分别用于求定开度下的失速流量,定开度下的失速压力,定流量下的失速压力,定流量下的失速开度,定压力下的失速开度和定压力下的失速流量,方便a、b一次风机临界失速参数的查询。

步骤2:获取一次风系统历史运行模式和历史运行工况样本,并对历史运行工况样本进行数据清洗和归一化处理,然后存储处理结果。数据清洗是指发现并纠正数据文件中可识别的错误的最后一道程序,包括检查数据一致性,处理无效值和缺失值等。

运行模式为运行模式向量的简称,指一次风系统中各个风机电机、空预器电机、磨煤机电机、关断阀的状态组成的一个向量,表征一次风系统的设备和关断阀状态,称为运行模式向量,简称运行模式,用mode表示,mode=(m,v,h)。m是一次风系统中主设备的启停状态,m=(a一次风机启停,b一次风机启停,a空预器启停,b空预器启停,a磨煤机启停,b磨煤机启停,c磨煤机启停,d磨煤机启停,e磨煤机启停,f磨煤机启停,a密封风机启停,b密封风机启停),启停分别用0和1表示;v是一次风系统中关断阀的状态,v=(风机联络门,a一次风机出口挡板,b一次风机出口挡板,a一次风机侧冷风挡板,b一次风机侧冷风挡板,a空预器出口挡板,b空预器出口挡板),开关分别用0和1表示;h是一次风系统暖风器的启停状态。

运行工况为运行工况向量的简称,指当前运行模式下,系统中所有测量的电流、调节阀开度、温度、压力、流量、差压按照指定顺序组成的向量,用c向量表示,称为运行工况向量,简称运行工况,反映了整个一次风系统的运行状态。

获取一次风系统历史运行模式和历史运行工况样本,并对历史运行工况样本进行数据清洗和归一化处理,然后存储处理结果,的具体方法如下:

步骤2.1:采集最近一年运行模式和运行工况样本,采样周期通常为10min;一年的样本基本上能够涵盖了一次风系统正常运行的各个工况,如果机组一年中停机时间比较长或者变工况运行时间比较少,采集的一年样本不足以涵盖一次风系统的各个工况,可以适当放长采集的样本时间跨度,使得采集的样本能够充分代表系统最新的工况。

步骤2.2:若一次风系统采用质量流量表示,那么把a一次风机流量、b一次风机流量、a磨煤机空气流量、b磨煤机空气流量、c磨煤机空气流量、d磨煤机空气流量、e磨煤机空气流量、f磨煤机空气流量转换成流量计附近的温度压力下的体积流量;空气在管道内流动时,单位管道的阻力可以采用以下公式计算:,其中rm为单位管道的阻力,u为管道内的平均流速,ρ为空气的密度,λ为摩擦阻力系数,rs为管道的水力半径;局部阻力可以采用以下公式计算:其中z为局部阻力,ξ为局部阻力系数;当管道阻力特性和流体物性参数一致时,总阻力正比于流速的平方,也即正比于体积流量的平方。通过转换成体积流量,方便后面的数据处理。

步骤2.3:剔除机组负荷小于10%额定负荷的样本和一次风机开度小于20%的样本。工程实际经验中,风机动叶开度小于20%的情况下,造成的失速对系统的影响很小,通常不用做相应的处理。

步骤2.4:对运行工况各个测点数据进行z标准化计算,剔除含有标准差大于3的测点的样本;剔除数据中可能为数据噪声的数据。工况各个测点是指:除运行模式之外的系统内所有的测点,一次风系统建成之后,所有的测点就已经确定下来了。

步骤2.5:对运行工况各个测点数据进行归一化计算;把数据放置一个相同的尺度内进行比较,方便后面相似度的比较。

步骤2.6:得到有效的历史样本集合ω,ω={(运行模式,运行工况)};

步骤3:选择需要计算安全区间的调节阀、关断阀和阻力参数,并配置各自的相似运行工况子空间元素和相似度。

相似运行工况子空间,是指部分运行工况变量张成的子空间。在求解失速裕度的过程中,常常要求相似运行工况子空间中的向量具有某种相似性。例如求解a空预器差压失速裕度时,要求a-f热风调节门、冷风调节门、流量和一次风总量的共19个变量组成的向量相似,相似性度量常用欧氏距离表示。当欧氏距离小于给定值g时,则认为这些样本和当前工况在子空间中相似,可以聚成一类进行分析比较。

失速裕度是阀位失速裕度、阻力参数失速裕度和设备状态失速裕度的统称。阀位失速裕度是指在当前运行工况下,运行模式不变,假设连续调节某个调节阀,以致造成任一台一次风机失速,则称此调节开度与当前开度的偏差为阀位失速裕度。阻力参数失速裕度是指在当前运行工况下,运行模式不变,假设某个参数持续恶化,以致造成任一台一次风机失速,则称此参数与参数的偏差为阻力参数失速裕度。例如空预器由于积灰的不断加剧,差压不断升高,造成管道阻力增大以至于风机失速,则称风机失速时空预器的差压与当前的差压的差值称为空预器差压失速裕度。设备状态失速裕度指在当前运行工况下,运行模式中单个设备的状态切换,如果造成任一台一次风机失速,则称设备状态失速裕度。例如空预器关闭a空预器出口关断门,造成其中一次风机失速,则a空预器失速裕度为0;又如关闭一次风联络门,不会造成风机失速,则一次风联络门的状态失速裕度为-1。

安全区间是指当前运行模式和运行工况下,阀位或参数或设备状态的状态参数h加上正负失速裕度构成的区间,称为安全区间,即(h+low,h+top),low为下失速裕度,top为上失速裕度。

选择需要计算安全区间的调节阀、关断阀和和阻力参数,并配置各自的相似运行工况子空间元素和相似度的具体方法如下:

步骤3.1:配置调节阀。选择需要计算安全区间的调节阀并配置相似运行工况子空间元素和相似度。一次风系统主要的调节阀有:a-f各台磨煤机的冷一次风调节门、热一次风调节门、暖风器调节门。由于调节阀的阀位变化,会影响一次风系统的阻力特性,故每个调节阀都要单独设置。

步骤3.1.1:选择需要计算安全区间的调节阀,通常为a-f各台磨煤机的冷一次风调节门、热一次风调节门、暖风器调节门。

步骤3.1.2:配置各调节门的相似运行工况子空间元素,通常配置为其他磨煤机的调节阀开度、流量和空预器差压。例如a磨煤机的热风调节门的相似运行工况子空间可以配置为b-f热风调节门、冷风调节门、流量和空预器差压共17个变量。

步骤3.1.3:给定各个调节阀的相似度值g1,通常统一设置为0.05。

步骤3.2:配置关断阀。选择需要计算安全区间的关断阀并配置相似运行工况子空间元素和相似度。一次风系统主要的关断阀有:a-f各台磨煤机的一次风调节阀密封风门、磨煤机密封风门、给煤机密封风门。由于关断阀的阀位变化,会影响一次风系统的阻力特性,故每个调节阀都要单独设置。

步骤3.2.1:选择需要计算安全区间的关断阀,通常为a-f各台磨煤机的一次风调节阀密封风门、磨煤机密封风门、给煤机密封风门。

步骤3.2.2:配置各关断门的相似运行工况子空间元素,通常配置为其他磨煤机的调节阀开度、流量和空预器差压。例如a磨煤机的一次风调节阀密封风门的相似运行工况子空间可以配置为b-f热风调节门、冷风调节门、流量和空预器差压的共17个变量。

步骤3.2.3:给定各个调节阀的相似度值g2,通常统一设置为0.05。

步骤3.3:配置阻力参数。选择需要计算安全区间的阻力参数并配置相似运行工况子空间元素和相似度。一次风系统主要的阻力参数有:a空预器差压、b空预器差压、a密封风机滤网差压和b密封风机滤网差压、炉膛压力等。随着空预器或密封风机积灰的增加,差压增大,影响一次风系统的阻力特性,故每个阻力参数都要单独设置。

步骤3.3.1:选择需要计算安全区间的阻力参数,通常为a空预器差压、b空预器差压、a密封风机滤网差压和b密封风机滤网差压、炉膛压力。

步骤3.3.2:配置各阻力参数的相似运行工况子空间元素,通常配置为a-f磨煤机的调节阀开度、流量、一次风流量。例如a空预器差压的相似运行工况子空间可以配置为a-f热风调节门、冷风调节门、流量和一次风总量的共19个变量。

步骤3.3.3:给定各个阻力参数的相似度值g3,通常统一设置为0.05。

步骤4:获取一次风机当前的控制方式。一次风机可以分成以下三种控制方式:①若机组稳定运行,一次风量稳定或者设为定值投自动,则称为一次风机的定流量控制方式;②若一次风机出口压力稳定或设为定值投自动,则称为一次风机的定压力控制方式;③若一次风机的动叶调节阀处于手动状态,则称为一次风机的定阀位控制方式。

步骤5:获取a、b一次风机的运行工况,分别计算风机的安全区间。具体方法如下:

步骤5.1:若一次风机为定流量控制方式,分别获取a、b一次风机的流量,代入函数fqp和fqo,分别求得风机的临界失速压力和临界失速开度。

步骤5.2:若一次风机为定压力控制方式,分别获取a、b一次风机的压力,代入函数fpq和fpo,分别求得风机的临界失速流量和临界失速开度。

步骤5.3:若一次风机为定开度控制方式,分别获取a、b一次风机的开度,代入函数foq和fop,分别求得风机的临界失速流量和临界失速压力。

步骤6:计算选择的调节阀、关断阀和和阻力参数历史安全区间和拟合安全区间。

历史安全区间是指当前运行模式下,根据阀位或参数x所配置的运行工况向量子空间以及给定的相似性值,对历史样本子空间向量进行聚类的得到样本集合,求集合中该参数的最大值max(x)最小值min(x),得到区间(min(x),max(x)),称为x的历史安全区间。

拟合安全区间,定流量拟合安全区间、定压力拟合安全区间、定开度拟合安全区间统称为拟合安全区间,实际采用哪一个取决于风机的当前控制方式。

定流量拟合安全区间是指当前运行模式下,

①跟据阀位或参数x所配置的运行工况向量子空间以及给定的相似性值,对历史样本子空间向量进行聚类的得到样本集合;

②通过步骤1中的fqp函数计算得到临界失速压力p;

③拟合集合样本中的风机压力-x曲线,代入临界失速压力p求得x0,若x0>x增大,那么称(inf{x},x0)区间为定流量拟合安全区间,inf{x}为参数x的下确界;

④若x0<x增大,那么(x0,sub{x})区间为定流量拟合安全区间,sub{x}为参数x的上确界。定流量拟合安全区间常用于机组负荷不变的情况。

定压力拟合安全区间是指当前运行模式下,

①根据阀位或参数x所配置的运行工况向量子空间以及给定的相似性值,对历史样本子空间向量进行聚类的得到样本集合;

②通过步骤1中的fpq函数计算得到临界失速流量q;

③拟合集合样本中的风机流量-x曲线,代入临界失速流量q求得x0,若x0>x增大,那么称(inf{x},x0)区间为定流量拟合安全区间,inf{x}为参数x的下确界;

④若x0<x增大,那么(x0,sub{x})区间为定流量拟合安全区间,sub{x}为参数x的上确界。定压力拟合安全区间常用于风机出口压力设定为定值,风机投自动的情况。

定开度拟合安全区间是指当前运行模式下,

①根据阀位或参数x所配置的运行工况向量子空间以及给定的相似性值,对历史样本子空间向量进行聚类的得到样本集合;

②通过步骤1中的foq函数计算得到临界失速流量q;

③拟合集合样本中的风机流量-x曲线,代入临界失速流量q求得x0,若x0>x增大,那么称(inf{x},x0)区间为定流量拟合安全区间,inf{x}为参数x的下确界;

④若x0<x增大,那么(x0,sub{x})区间为定流量拟合安全区间,sub{x}为参数x的上确界。定压力拟合安全区间常用于风机出口压力设定为定值,风机投自动的情况。定开度拟合安全区间常用于两台风机开度为手动,开度不变的情况。

计算选择的调节阀、关断阀和和阻力参数历史安全区间和拟合安全区间,具体方法如下:

步骤6.1:计算调节阀历史安全区间和拟合安全区间

步骤6.1.1:根据各个调节阀设定的相似运行工况子空间,获取并计算运行工况子空间下的当前向量与历史样本向量,以及之间的欧氏距离d,然后除该子空间的维数,得到各个历史样本的相似度s。例如当前相似运行工况子空间向量为x,第j个历史子空间向量为xj,那么两者的欧氏距离和相似度分别为dj和sj:

其中n为子空间的维数,k为维度的序数。

步骤6.1.2:获取与当前运行模式相同,s<g1的样本的集合set1;

步骤6.1.3:求集合set1中调节阀的最小开度a和最大开度b;

步骤6.1.4:求a、b的反归一化值,得到该调节阀的历史安全区间。

步骤6.1.5:获取与当前风机控制方式相同、运行模式相同、s<g1的样本的集合set2;

步骤6.1.6:根据风机的控制方式,计算拟合安全区间。①若控制方式为定流量控制,则采用定流量拟合安全区间所定义的计算方法;②若控制方式定压力控制方式,则采用定压力拟合安全区间所定义的计算方法;③若控制方式为定阀位,则采用定开度拟合安全区间所定义的计算方法。

步骤6.2:计算关断阀历史安全区间;

步骤6.2.1:采取与步骤6.1.1相同的方法;

步骤6.2.2:获取与当前风机控制方式相同、运行模式与假设关断阀切换后的运行模式相同、s<g2的样本的集合set3;

步骤6.2.3:如果set2中没有风机失速信号,则认为关断阀历史安全区间为[0,1];如果set2中有风机失速信号,则关断阀的设备状态安全裕度为0,即该关断阀不能进行打开或者关闭切换操作,否则会引起风机失速。

步骤6.3:计算阻力参数历史安全区间和拟合安全区间,方法与步骤6.1相同。

步骤7:对各个区间进行反归一化计算,转化成实际安全区间。所述的各个区间是指上述的调节阀、关断阀和和阻力参数历史安全区间和拟合安全区间。

步骤8:数据展示和报警。在计算机上以绿色表示历史安全区间,表示安全区域;拟合安全区间与历史安全区间之间的差集用红色表示,表示谨慎操作,防止失速发生;根据风机的控制方式,展示步骤5风机的安全区间计算结果,靠近失速点的20%区间用红色表示,其他80%区间用绿色表示;当实时数据落在红色区间时,产生报警。

步骤9:采用先进先出的方法,定期更新历史数据库。具体方法如下:

步骤9.1:实时采集运行模式和运行工况样本,采样周期通常为10min,存储样本;

步骤9.2:定期更新存储的样本到数据库中,通常周期为1周;

步骤9.3:采用先进先出的方法,删除超过三年的样本数据;

步骤9.4:重复步骤2。

表1一次风系统运行模式有关的变量

其中,运行模式向量mode为:

mode=(m,v,h)=(m1,m2,…,m12,v0,v1,…,v6,h1,h2,…,h6),其中m=(m1,m2,…,m12),表示一次风系统电机运行模式向量;v=(v0,v1,…,v6),表示一次风系统关断阀运行模式向量;h=(h1,h2,…,h6),表示一次风系统暖风器运行模式向量;运行模式向量维度为n=25.

表2一次风系统运行工况有关的变量

其中,运行工况向量c为:

c=(p,dp,q,o)=(p1,p2,…,p7,dp1,dp2,…,dp6,q1,q2,…,q60,o1,o2,…,o63),其中p=(p1,p2,…,p7),表示一次风系统部分压力运行工况向量;dp=(dp1,dp2,…,dp6),表示一次风系统差压运行工况向量;q=(q1,q2,…,q60),表示一次风系统流量运行工况向量;o=(o1,o2,…,o63),表示一次风系统调节阀开度运行工况向量;运行工况向量维度为n=40.

表3a、b一次风机临界失速参数

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