基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法及系统与流程

本发明涉及火力发电行业的大数据挖掘应用，特别涉及基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法及系统。

背景技术：

1、锅炉中的水冷壁、过热器、再热器和省煤器，是锅炉炉膛和烟道内重要的换热设备，其运行状态直接影响锅炉内燃料化学能向工质能量转换的效率以及锅炉运行的安全稳定性，四种换热设备均由多个锅炉管组成。但是，由于锅炉煤质多变、负荷多变、燃烧调整不当等因素，常常会导致锅炉管的传热效率下降甚至爆管检修的情况。随着电厂信息化建设，锅炉管布置有大量的壁温测点用以监测管子的工作状态。但是壁温信息只能提供表面或滞后信息，如果壁温明显超温，可能管子已经出现了故障情况，错过了最佳检修维护的时间窗口。另外，壁温测点很多，对于电厂生产管理人员，很难快速和敏锐地捕捉到锅炉管的潜在隐患和异常，也无法对可能出现故障的具体管子进行定位。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法，利用监测锅炉管排壁温大数据，基于历史数据分析和排序特征判据方法，提供对有故障隐患或趋势的管子提前预警的方法，为电厂生产管理人员提供锅炉管运行状态的健康监测、故障预警和运行检修辅助决策指导功能。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法，包括如下步骤：

4、步骤1、获取当前时刻t0换热设备中所有锅炉管的壁温，选取壁温最高的前n个锅炉管{k1,k2,k3,…,kn}；

5、步骤2、获取多个历史时刻下，n个锅炉管{k1,k2,k3,…,kn}在对应的历史时刻壁温从高到低的排序位置；

6、步骤3、根据n个锅炉管在历史时刻和当前时刻的排序位置，确定n个锅炉管的排序距离特征值，并根据排序距离特征值确定换热设备的状态；

7、步骤4、根据n个锅炉管{k1,k2,k3,…,kn}在多个历史时刻中的排序位置，确定各锅炉管的壁温预警系数，确定各锅炉管的状态。

8、优选的，所述换热设备为水冷壁、过热器、再热器或省煤器。

9、优选的，步骤3中根据最大的锅炉管壁温排序变化距离确定排序距离特征值；

10、优选的，所述排序距离特征值的表达式如下：

11、

12、其中，di为最大的锅炉管壁温排序变化距离。

13、优选的，所述根据排序距离特征值确定换热设备的状态的方法如下：

14、将排序距离特征值d与设定的距离报警阈值dcr进行比较，如果d<dcr，表示的当前时刻换热设备正常；如果d>dcr，则执行步骤4。

15、优选的，步骤2和步骤4中分别选取多个历史时刻，确定n个锅炉管的排序位置，并且步骤2的选取的历史时刻的数量小于步骤4中选取的历史时刻的数量。

16、优选的，步骤4中所述壁温预警系数pi的计算方法如下：

17、

18、其中，m为选取的历史时刻的数量，xi为锅炉管ki(i＝1～n)的壁温在m个历史时刻下在该壁温排序的序号最大值，si,tj为锅炉管ki的壁温在tj历史时刻下的排序位置序号。

19、优选的，步骤4中确定各锅炉管的状态的方法如下：

20、将各锅炉管的壁温预警系数pi与预警系数阈值pcr比较，当pi<pcr，则锅炉管ki状态正常；当pi>pcr，则锅炉管ki状态以异常。

21、一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法的系统，包括，

22、锅炉管选取模块，用于获取当前时刻t0换热设备中所有锅炉管的壁温，选取壁温最高的前n个锅炉管{k1,k2,k3,…,kn}；

23、排序模块，用于获取多个历史时刻下，n个锅炉管{k1,k2,k3,…,kn}在对应的历史时刻壁温从高到低的排序位置；

24、设备状态判断模块，用于根据n个锅炉管在历史时刻和当前时刻的排序位置，确定n个锅炉管的排序距离特征值，并根据排序距离特征值确定换热设备的状态；

25、锅炉管状态判断模块，用于根据n个锅炉管{k1,k2,k3,…,kn}在多个历史时刻中的排序位置，确定各锅炉管的壁温预警系数，确定各锅炉管的状态。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

27、本发明提供的一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法，根据电厂大量壁温监测数据，结合各管排相互空间位置关系的影响分析得到各管排的壁温排序特征，并通过运行历史数据挖掘、随时间变化趋势的特征值提炼，得到管排故障诊断的判据，该方法利用监测锅炉管排壁温大数据，基于历史数据分析和排序特征判据方法，提供对有故障隐患或趋势的管子提前预警的方法，为解决锅炉管隐患发现不及时、人工判断效率低、机理模型构建复杂的问题提供有效方案。

技术特征：

1.一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法，其特征在于，所述换热设备为水冷壁、过热器、再热器或省煤器。

3.根据权利要求1所述的一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法，其特征在于，步骤3中根据最大的锅炉管壁温排序变化距离确定排序距离特征值。

4.根据权利要求3所述的一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法，其特征在于，所述排序距离特征值的表达式如下：

5.根据权利要求1所述的一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法，其特征在于，所述根据排序距离特征值确定换热设备的状态的方法如下：

6.根据权利要求1所述的一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法，其特征在于，步骤2和步骤4中分别选取多个历史时刻，确定n个锅炉管的排序位置，并且步骤2的选取的历史时刻的数量小于步骤4中选取的历史时刻的数量。

7.根据权利要求1所述的一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法，其特征在于，步骤4中所述壁温预警系数pi的计算方法如下：

8.根据权利要求1所述的一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法，其特征在于，步骤4中确定各锅炉管的状态的方法如下：

9.一种执行权利要求1-8任一项所述基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法的系统，其特征在于，包括，

技术总结
本发明公开了一种基于锅炉壁温监测的锅炉管故障诊断预警方法及系统，获取当前时刻换热设备中所有锅炉管的壁温，选取壁温最高的前n个锅炉管；获取多个历史时刻下，n个锅炉管在对应的历史时刻壁温从高到低的排序位置；根据n个锅炉管在历史时刻和当前时刻的排序位置，确定n个锅炉管的排序距离特征值，并根据排序距离特征值确定换热设备的状态；根据n个锅炉管在多个历史时刻中的排序位置，确定各锅炉管的壁温预警系数，确定各锅炉管的状态，该方法为解决锅炉管隐患发现不及时、人工判断效率低、机理模型构建复杂的问题提供有效方案。

技术研发人员：罗睿,田晨,王毅,王智微,何新,肖勇
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15