[发明专利]一种面向百万千瓦超超临界机组的动静特征协同分析的在线监测方法

说明书

本发明公开了一种面向百万千瓦超超临界机组的动静特征协同分析的在线监测方法。针对百万千瓦超超临界机组因过程变量众多、控制器调节作用复杂的问题，运用典型变量分析提取过程数据的时序相关信息，结合慢特征分析算法，提取控制器调节作用与运行状态相关的时序相关关系信息和动静态信息，建立了动静态在线监测指标对百万千瓦超超临界机组进行过程监测，该方法能够充分反应闭环系统的调节作用，并大大提高了后续的过程在线监测性能。不仅有利于对复杂过程特性的了解，而且增强了对百万千瓦超超临界机组在线过程监测的可靠性和可信度，有助于火电厂对机组运行状态做出准确判断，及时发现故障，从而保证了百万千瓦超超临界发电机组的安全可靠运行。

技术领域

本发明属于火电过程过程监测领域，特别是涉及一种考虑闭环系统的调节作用，综合分析过程变量的时序相关关系以及过程的动静特征，对百万千瓦超超临界机组的动静协同的在线过程监测方法。

背景技术

在高速发展的21世纪，随着工业自动化程度的提高和经济全球化趋势，火力发电行业朝着大规模化、复杂化的方向发展。同时，为了实现电力的可持续发展，火力发电行业积极开展结构调整，以大容量、高参数、低能耗的超临界和超超临界机组取代高能耗小型火电机组，基本形成了以超超临界机组为主体的电力能源结构。对于大规模的火力发电机组，现场具有高温、高压及高噪声等特点。此外，百万千瓦超超临界机组还具有相对较高的复杂性，具体体现在规模庞大、设备众多、参数多样化且相互影响等方面。

综上所述，火力发电过程是一个生产工艺流程长、设备多样化、变量复杂化、安全要求高的工业过程。由此可知，该过程中发生故障的机率较高，而且一旦发生故障将会带来人生安全和经济效益的双重损失。例如，2016年8月11日，湖北当阳市马店矸石发电有限责任公司发生爆管事故，确认死亡22人、受伤4人，其中3人重伤；一年后，2017年11月1日，印度北部北方省温恰哈尔镇一座燃煤火力发电厂发生爆炸事故，造成至少16人丧生，约100人受伤。因此，确保火力发电工业过程的安全可靠运行至关重要。

过程监测是确保工业过程正常运行、提高产品质量以及人员安全的重要技术。对于火力发电机组，由于其设备分布空间广、数量庞大，其发生的故障类型复杂多样。以锅炉及其辅助设备为例，常见的典型故障包括一旦发生就会造成重大事故的四管泄漏问题，其中的四管指的是锅炉中的水冷壁、过热器、再热器和省煤器；同时，也包括由于堵塞、漏粉、断裂等原因造成的磨煤机故障和由于外界环境变化及设备损害造成的送风机轴承振动大、进出口温差异常等故障。在这些由此可见，对火电发电机组的过程监测十分重要的。

针对火力发电机组故障复杂多样化的问题，前人对此已从不同的角度做了相应的研究与探讨，提出了相应的在线过程监测方法。总体来说，主要包括基于解析模型的方法和基于数据驱动的方法。而随着工业自动化程度的加深和信息化水平的不断提高，大量的传感器被引入到火力发电系统中，用于监控系统的运行状态。从而，大量的过程数据得以存储并利用。因此，基于数据驱动的方法得到越来越多研究者的关注。然而，现有的数据分析方法，如主成分分析、偏最小二乘法、费舍尔判别分析，都仅仅考虑了过程的静态信息，且忽视了过程中闭环系统的调节作用。因此，将其运用在百万千瓦超超临界机组上，并不能得到很好的监测效果。本发明的内容深入考虑了火电过程实际过程运行中闭环系统的调节作用对于监测性能的影响，综合分析过程变量的时序相关关系以及过程的动静特征，提出了一种新的面向百万千瓦超超临界机组的动静特征协同分析的在线监测方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的针对百万千瓦超超临界机组的过程监测方法的不足，提出一种面向百万千瓦超超临界机组的动静特征协同分析的在线监测方法，该方法充分考虑到闭环系统调节作用对过程特性的影响，运用典型变量分析提取过程的时序相关信息，同时，结合慢特征分析算法，提取过程动态信息，综合控制器调节作用与运行状态相关的时序相关信息和动静态信息建立了动静态在线监测指标对百万千瓦超超临界机组进行过程检测，实现对百万千瓦超超临界机组运行状态的准确监测。