一種鍋爐系統設備狀態監測方法
【專利摘要】本發明涉及鍋爐【技術領域】，具體涉及一種鍋爐系統設備狀態監測方法。本發明提供了基于不同時刻系統狀態的變化，監控設備狀態變化概率的方法，通過對鍋爐設備中的系統狀態進行監控，根據系統狀態判斷鍋爐中各重要設備的工作狀態，從而有效地定位故障位置，并通過對所有系統狀況的變化進行分析，預測出各種設備狀態出現的概率。通過這種方法，可以幫助決策者更加及時地定位故障并對可能發生的故障做好充足的準備。
【專利說明】一種鍋爐系統設備狀態監測方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及鍋爐【技術領域】，具體涉及一種鍋爐系統設備狀態監測方法。

【背景技術】
[0002] 火力發電是我國主要的發電方式，電站鍋爐作為火力電站的三大主機設備之一， 伴隨著我國火電行業的發展而發展。《2013-2017年中國鍋爐制造行業產銷需求預測與轉型 升級分析報告》顯示，至2010年底，單機容量30萬千瓦及以上火電機組占全部火電機組容 量的60%以上。
[0003] 鍋爐設備是一種受壓設備，經常處于高壓下運行，并受到煙氣和爐水中有害雜質 侵蝕和飛灰磨損，因此需要定期的對鍋爐系統進行維護并在運行過程中實時監測可能發生 的設備故障。準確的查找鍋爐設備故障正是制約鍋爐正常使用和發展的重要因素之一，一 旦管理不嚴，使用不當就會發生事故，甚至發生重大破壞性事故。在出現事故后及時的查找 事故根源的速度越快越準確，事故造成的損失就會越小。但故障后及時地查找故障根源保 證其正常使用是困擾鍋爐設備發展的一大難題，一般情況下都是憑借人工經驗去推斷，往 往準確率極低。
[0004] 鍋爐系統狀態由該系統的多個變量決定。這些變量的不同取值構成了系統的不同 狀態。另外，系統中的每個設備元件也有多種不同的工作狀態。設備狀態與系統狀態之間 相互影響。但目前的設備控制程序只是單一的將系統元件與系統狀態建立一一映射的關 系，但在實際情況中，許多系統中的重要設備與系統狀態的映射關系并不是一一對應的，系 統中一個設備的狀態發生變化可能會引起多個系統狀態同時發生變化。例如在發電廠的鍋 爐系統中，增加通風閥門的開度，不僅可以使鍋爐中含氧量提高，同時會對鍋爐中的壓力產 生影響。而且，在即便在與系統狀態存在一一映射的系統元件中，有的設備會對系統狀態產 生抑制總用，有的會對系統狀態產生增益作用。因此，設備狀態的轉移概率在監控過程中， 需要充分考慮設備的種類和作用對象。


【發明內容】

[0005] 解決上述技術問題，本發明提供了基于不同時刻系統狀態的變化，監控設備狀態 變化概率的方法，通過對鍋爐設備中的系統狀態進行監控，根據系統狀態判斷鍋爐中各重 要設備的工作狀態，從而有效地定位故障位置，并通過對所有系統狀況的變化進行分析，預 測出各種設備狀態出現的概率。通過這種方法，可以幫助決策者更加及時地定位故障并對 可能發生的故障做好充足的準備。
[0006] 為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是，一種鍋爐系統設備狀態監測方 法，方法包括以下步驟：
[0007] 步驟一：將每套鍋爐系統由η個系統狀態變量表示，并根據這η個系統狀態變量 的不同取值組合來表示每套鍋爐系統不同的狀態，每一鍋爐系統包括m個設備，N i表示第 i個設備的工作狀態類型個數，而J(則表示第t時刻的第i個設備的工作狀態，其中，i = 1,2,3.......m，確定鍋爐系統狀態變量集合為H，其中第i個系統狀態變量用Hi表示；
[0008] 步驟二：將第k個鍋爐系統中的系統狀態進行細分，設細分后鍋爐系統狀態組合 總數為K,第k個鍋爐系統狀態組合區間為M k。
[0009] 步驟三：設定設備狀態間的轉移概率λ ;
[0010] 步驟四：設定設備工作狀態集合Y與系統狀態變量集合H的對應關系W ;
[0011] 步驟五：計算第i個設備在第t'時刻的設備狀態< 到第t時刻的設備狀態乂的 概率€(小'，乂 I jf)，其中t表示當前時刻，t'表示前一時刻，當前時刻t與前一時刻t'的 時間間隔為單位時間Λ t，第i個設備在單位時間Λ t內的狀態變化的概率相同，第i個設 備在t'、t時刻的設備狀態為jf、夂。
[0012] 進一步的，所述步驟三具體為，設定第i個設備狀態間的轉移概率λ即第i個設 備狀態轉移矩陣λ i (i = 1，2, 3. . .，m)，其計算公式如下：

【權利要求】
1. 一種鍋爐系統設備狀態監測方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟一：將每套鍋爐系統由η個系統狀態變量表示，并根據這η個系統狀態變量的 不同取值組合來表示每套鍋爐系統不同的狀態，每一鍋爐系統包括m個設備，Ni表示第i 個設備的工作狀態類型個數，而則表示第t時刻的第i個設備的工作狀態，其中，i= 1,2,3.......m，確定鍋爐系統狀態變量集合為H，其中第i個系統狀態變量用Hi表示； 步驟二：將第k個鍋爐系統中的系統狀態進行細分，設細分后鍋爐系統狀態組合總數 為K,第k個鍋爐系統狀態組合區間為Mk ; 步驟三：設定設備狀態間的轉移概率λ; 步驟四：設定設備工作狀態集合Y與系統狀態變量集合H的對應關系W; 步驟五：計算第i個設備在第t'時刻的設備狀態W到第t時刻的設備狀態乂的概率P，其中t表示當前時刻，t'表示前一時刻，當前時刻t與前一時刻t'的時間間隔為單位時 間Λt，第i個設備在單位時間Λt內的狀態變化的概率相同，第i個設備在t'、t時刻的 設備狀態為乂'、乂。
2. 根據權利要求1所述的一種鍋爐系統設備狀態監測方法，其特征在于：所述步驟 三具體包括以下步驟：設定第i個設備狀態間的轉移概率λ即第i個設備狀態轉移矩陣 λ1(i= 1，2, 3. . .，m),其計算公式如下：
其中，表示第i個設備從狀態1變化到狀態1的概率，表示第i個設備從狀態1 變化到狀態2的概率，以此類推，表示第i個設備從態yi變化到狀態yi的概率。
3. 根據權利要求1所述的一種鍋爐系統設備狀態監測方法，其特征在于：所述步驟四 具體包括以下步驟：該對應關系W為第i個設備在開啟狀態下對鍋爐系統的η個系統狀態 變量的影響趨勢，設定設備工作狀態集合Y與系統狀態變量集合H的對應關系W，其公式 為：
其中Wij表示第i個設備對第j個系統狀態變量的影響值，所述j= 1，2, 3......IijWij 的取值范圍為{〇，1，-1}。
4. 根據權利要求1所述的一種鍋爐系統設備狀態監測方法，其特征在于：所述步驟五 具體包括以下步驟： 步驟51 :判斷第i個設備在前一時刻t'是否處于正常工作狀態，若是，則執行步驟53， 否則執行步驟52 ;判斷方法：設定第i個設備工作狀態集合維數為Li,而設定第i個設備 工作狀態集合為Yi =Iy1,y2,y3,...，yj，其中η為自然數，則表示該第i個設備具有η個 不同的工作狀態，因此Li =η，若第i個設備在前一時刻t'的工作狀態不屬于集合Yi = Iy1,y2,y3,...，yn}中的正常工作狀態，則判定該第i個設備不處于正常工作狀態，異則反 之， 步驟52 :分別計算第i個設備在當前時刻t的狀態乂的轉移概率Pi,具體公式如下： a) 若當前時刻t第i個設備非正常工作： €(小?f) =l-氣f.'viχΔ?. b) 若當前時刻t第i個設備正常工作： 乃(小'，)，;I/) =又:,νχΔ? >1· 9 步驟53 :判斷第i個設備在當前時刻t是否處于正常工作狀態，若是，則計算第i個設 備在當前時刻t的工作狀態M的轉移概率Pi的公式如下： €(Ψ--)=ι-ΣΑ;_.ν;χΔ" 其中當前時刻t的鍋爐系統狀態為Mt,前一時刻t'的鍋爐系統狀態為Mt^R(MtIMt)是 指設備在系統狀態Mt' -Mt的允許變化狀態集合，系統狀態Mt' -Mt允許變化的狀態集合 與W的關系為：R(MtIMt)eW, 乂表示的是第t時刻第i個設備的工作狀態，這里的允許變 化狀態集合R(MtIMt)是按照We^MiIMi')且R(Mk|Mk'）eW的方式進行的， 否則，判定第i個設備在當前時刻t的工作狀態M是否滿足設備狀態變化公式： y\ ^RiMt \Mt')； 若是，則執行步驟54,否則，執行步驟55， 步驟54 :計算第i個設備在當前時刻t的工作狀態丨的轉移概率Pi的公式如下： 巧(小'，乂丨jf) =義,ν?χΔ?， 步驟55 :計算第i個設備在當前時刻t的狀態M的轉移概率Pi的公式如下： 你I，》;') = 〇。
【文檔編號】G05B19/418GK104238516SQ201410468800
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月15日 優先權日:2014年9月15日
【發明者】趙旭, 繆惠芳, 吳一純, 謝珊, 鄭劍香, 陳少敏 申請人:廈門大學