锅炉能损模式的模糊识别

　　锅炉能损模式的模糊识别王广军，陈红重庆大学热能工程学院，重庆400044性质或模式的确定又是能损部位与能损程度诊断的前提和基础。本文应用模糊识别技术，借助模糊集理论提出了种锅炉能损模式的在线模糊识别方法，并进行了仿真测试。结果明，该模糊识别方法能够对锅炉系统中几种典型的能损模式进行有效的在线识别。

　　0刖目美国电力科学研究院80年代对其国内燃煤机组运行状况的普查结果明，机组实际热耗率比其设计值高出约。我国火电厂1996年度的平均标煤耗率为4108，较世界先进水平高808.因此，开展电站锅炉系统节能潜力诊断的意义十分重大。

　　采用常规的基于对象数学模型的火电机组运行经济性分析或诊断及火电机组运行经济性的在线监测的研究近几年已有了长足进展2，3.电站锅炉是个高度复杂的非线性系统，系统的输入和输出变量数目十分庞大，并具有明显的不确定性特征和知识不完备等特点，各类能损模式之间带有不同程度的模糊性，导致常规的经济性诊断方法在应用于锅炉系统时遇到了自身难以逾越模糊逻辑的诊断方法擅长于定性分析和推理，具有良好的自组织和自学习能力，以及处理模糊信息和数据的能力。近几年这种诊断方法在复杂系统故障诊断研究和应用等方面已经取得了令人鼓舞的进展4，但其在热力系统节能潜力诊断方面的研究与应用还是个新的领域。

　　节能潜力诊断的根本目的是在线得到锅炉系统在实际运行时能量损失的性质部位与程度，而能损性质或模式的确定又是能损部位与能损程度诊断的前提和基础。作为初步研究结果，本文报道了种锅炉能损模式的在线模糊识别方法。

　　1模糊识别设是给定的待识别对象的全体集合，中个特性指标是对象的某个特征的刻画，于是由p个特性指标确定了每个对象u的特性向量设全体识别对象集合可分成，个类别，且每类别均是集合上的个模糊子集，即模糊模式4，士，4.模糊模式识别的目的是把被王广军1963，男，博士，教授。发论文30余篇，出版专著部；曾在东北电力学院工作。

　　识别对象叫电⑷划归为个在某种意义上与其相似的类别山之中。

　　当个识别算法作用于对象时，就产生组，度以⑷毛⑷，它们分别立模糊模式的隶属函数组后，可按照某种隶属原则对对象，进行判断，得出其应归属的模糊模目前，在进行模糊模式识别时常用的隶属原则有两种，即大隶属原则和值原则。由于在利用值原则进行模式识别时，值的选取带有定的盲目性，故本文采用大隶属原则进行锅炉能损模式分类。

　　设442，4是给定的论域上个模糊子集模糊模式，邙是被识别对象，若有则认为叫优先隶属于模糊子集山。

　　在模糊集合理论中首先需通过隶属函数对模糊集进行量化，再对模糊信息加以分析和处理。正确地建立模糊模式的隶属函数，是使模糊集合能够恰当地现模糊概念的关键。在模糊模造模糊子集的隶属度函数。

　　2电站锅炉能损模式模糊识别2.1锅炉运行能损模式电站煤粉锅炉正常运行中，其热效率的高低主要取决于锅炉排烟热损失2的大小。以下主要针对排烟热损失讨论电站锅炉能损模式的模糊识别方法。

　　在定的负荷下，导致煤粉炉奶升高的因素般可归结为下述的4种类型能损模式进入锅炉的燃烧用空气数量及锅炉各区域的漏风情况；锅炉燃料性质如燃料水分和发热量等；锅炉各区域受热面的清洁状况或受热面的积灰与结渣情况；上述3种能损模式的并发情况。

　　取论域为上述4种能损类型所有故障样本的集合，上的4个模糊子集也4也和4分别代4种能损类型，即分别代锅炉系统漏风受热面污染燃料性质变化和并发能损上述各类能损现象的发生，都将导致锅炉排烟热损失增加，锅炉经济性下降。运行中的锅炉各个部位或区域基本上都有发生上述能损的可能性，而且有时会有几种类型的能损在不同区域同时发生。此外，不同类型的能损模式有时对锅炉有关运行参数特别是些监测参数的影响效果是非常相似的。例如，锅炉某区域漏风量增加以及该区域内的受热面污染加剧两类能损模式都将可能导致其后锅炉烟道内烟温的升高，即各类能损模式之间带有不同程度的模糊性。所有这些都给利用常规的参数在线监测方法进行有效的锅炉运行能损分类带来了严重的困难。因此应用模糊识别技术，借助模糊集理论来刻画这些具有模糊性的模式是恰当的。

　　2.2锅炉运行能损分类的特征参数在进行模糊模式识别时，应在影响识别对象且易于直接测量的参量作为模糊模式识别的特征舞女。

　　十分明显，在定的运行负荷下，锅炉内部不同区域的烟气温度心偏离其额定值心是发生上述4种类型能损故障直接的反映烟气温度符号中的上标区域的出口处，下标代不同区域，同时对于实际运行的电站锅炉，各部位烟气温度般都有或易于安装相应的温度测点，因此这里选取各受热面出口烟温与额定烟温的偏差值心作为能损分类的特征参数。在实际工程上，考虑到锅炉的实际状况及设计计算误差，心可取锅炉大修后的实际测在本文下述的应用实例中，将1 6701409型锅炉本体划分为10个区域，即！=2，10，分别对应锅炉的炉膛及前屏过热器后屏过热器对流过热器高温再热器转向室低温再热器高温级省煤器高温级空气预热器低温级省煤器和低温级空气预热器等个区域。因此，每种能损现象的特征向量，可述为2.3样本库及隶属函数的确定对于电站锅炉能损分类问，在实际中获取具有广泛代性的能损类型的样本有定困难，并且获取的样本量有限。这里的样本库是以锅炉性能仿真模型为基础的，这样就可根据问的实际需要而选取有效的变量。首先针对诊断对象建立其性能仿真模型6，7，进行不同运行工况下的性能仿真，得到的原始数据形成样本库。具体地，通过改变锅炉不同区域的漏风系数，借助于性能仿真软件得到模糊子集也的样本库；改变不同受热面的沾污系数，得到模糊子集4的样本库；改变锅炉燃料特性，得到模糊子集4的样本库；同时设置多种能损模式，获得并发能损模式模糊子集4的样本库。

　　也和也的隶属函数。

　　在样本库中分别抽选不同数量的也44和44类能损故障样本，构造特征向量a.j.=a.j.i，a.j.2也，也，也和山中第1个样本的第个部位的烟温差值。所抽选的样本共96个，计算所抽选样本的平均值，得到3种能损模式的平均特性指标向量其中与36和廿间的普通距离，3，Dbu，进而按下式确定对模糊子集也也43和山其中样本集中的其他样本可作为测试样本。

　　3锅炉能损模式识别仿真测试在测试样本集中，随机取属于不同能损类1锅炉能损模式识别测试样本工况测试样本序号样本能损模式仿真测试工况仿真测试取值设计值单位漏风，1高温空预器漏风系数加大炉膛结渣加剧污染系数减小污染4高温省煤器积灰加大沾污系数增加20煤质变劣也燃煤水分增加炉膛结渣加剧并发，4污染系数减小炉膛漏风系数加大型的4组数据，作为测试样本对模糊能损类型工况如由各测试样本的特征向量，组成模式识别模型测试。所用测试样本对应的具体特征向量矩阵蚪其中，=，1根据前述的能损模式模糊识别模型可以确定各测试样本对于锅炉系统漏风也受热面污染4燃料性质变化也和并发能损模式4的隶属度，1十分明显，按照大隶属度原则，此4个测试样本应分别隶属于山也也和44种能损棂式。

　　可，利用以上模糊模式识别模型，能够对锅炉系统中几种典型的能损模式进行有效的在线识别。另外，从中也可以发现，当锅炉运行中发生并发性能损时，利用上述模糊模式识别模型还可以有效地分辨出该并发能测试样本1对能损模式的隶属度1测试样本2对能损模式的隶属度，隶属度隶属度AlA2A3A4，测试样本3对能损模式的隶属度AlA2A3A44测试样本4对能损模式的隶属度损模式中所包含的具体能损性质。

　　4结论锅炉运行过程中所存在的各种能损模式的有效在线识别，是锅炉系统运行节能潜力或系统运行经济性在线诊断的前提。本文给出了种锅炉运行能损模式的模糊识别方法，并进行了仿真初步的测试。结果明，该方法能够对锅炉系统中几种典型的能损模式进行有效的在线识别。

　　应该预到，在实际工程中，锅炉系统中所发生的能损型式要复杂得多，并且在获取模式识别特征参数过程中又不可避免地存在着各种随机噪声和测量误差，所有这些都将削弱能损模式识别结果的有效性。因此，进步对上述模糊模式识别模型加以完善，特别是在综合运用现场其他测量参数和有用信息的基础上，完善模式特征参数的构造以及数据处理方法，无疑将是锅炉能损模式识别研究方向的个重上麟9页周克毅。电站锅炉性能分析模型1.中国电机工程学报，杨勇平。火电机组节能潜力诊断理论与应用。中国电机1李洪兴等。工程模糊数学方法及应用旧。天津天津科学技术出版社，1993.

　　2王广军，辛国华。热力系统动力学及其应用。北京科学出版社，1998.

　　3王广军等。锅炉受热面热力过程通用数学模型1.中国电机