基于机理建模与运行数据辨识的电站锅炉过热器壁温分析

发布时间：2017-09-16 15:11

  本文关键词：基于机理建模与运行数据辨识的电站锅炉过热器壁温分析

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【摘要】：当前,伴随我国能源生产方式与消费方式的转型,燃煤火电机组时常需要配合新能源发电机组进行调峰运行,给机组运行的安全性和可靠性带来了越来越大的挑战。大型燃煤电站锅炉炉膛出口处的过热器长期处于高温高压的工作环境,是锅炉机组中金属壁温最高的换热部件,容易发生炉管超温甚至爆管事故。由于在炉膛出口处的超高温烟气环境中无法直接长期测量炉管壁温状况,因此有必要开展基于锅炉传热机理及运行数据的电站锅炉高温过热器壁温分析方法的研究。锅炉的传热是高温烟气将热能传递给低温侧的工质。本文分别从工质侧和烟气侧两个方面对电站锅炉炉膛出口处出现热偏差现象的原因进行分析,并在对某机组测量数据分析计算的基础上,重点研究炉膛出口处沿宽度方向的烟气侧热负荷不均匀分布情况,建立参数化的烟气热负荷分布模型,用于电站锅炉过热器炉管壁温的在线计算。采用基于支持向量机的热负荷分布模型预测方法,在对电厂运行数据平滑噪声和数据融合的基础上,提取影响热负荷分布的输入特征参数,构建数据样本集进行试验。在训练支持向量机的过程中,采用交叉验证方法提升预测精度,实现对运行工况下炉膛出口处烟气热负荷分布模型的辨识。基于过热器结构与传热学计算机理,对锅炉高温过热器进行传热区域划分,建立过热器炉管分片分段模型,通过迭代求解各管段传热量和工质流量,最终计算得到过热器各管段的工质温度与金属壁温。在壁温计算过程中,根据烟气热负荷分布模型引入烟气不均匀系数解决烟气侧热力不均匀问题。通过计算结果与实际测量数据的对比分析,验证了参数化烟气热负荷分布模型的有效性与支持向量机分类预测的准确性。以炉管壁温计算为核心,开发基于机理建模与运行数据辨识的电站锅炉炉管壁温在线计算系统。系统采用基于SOA的体系结构,包含后台模型搭建模块与前端界面展示模块,通过在线计算获取锅炉炉管壁温的分布情况,进行过热器状态监测与超温预警,为工程技术人员实现电站锅炉安全运行提供指导。
【关键词】：电站锅炉 炉管壁温计算 机理建模 运行数据辨识 支持向量机
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM621.2
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 课题研究的背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状及分析13-17
• 1.2.1 锅炉传热过程热偏差理论的研究13-15
• 1.2.2 基于数学模型的软测量技术研究15-16
• 1.2.3 锅炉高温换热部件壁温计算方法的研究16-17
• 1.3 本文研究的技术路线及研究内容17-19
• 第2章 过热器壁温在线分析数据预处理19-34
• 2.1 电站机组运行数据特点19-20
• 2.2 噪声数据清理20-24
• 2.2.1 缺失值处理20-21
• 2.2.2 噪声数据平滑21-22
• 2.2.3 中值滤波平滑壁温测点数据22-24
• 2.3 壁温计算特征向量提取24-29
• 2.3.1 数据归约技术24-25
• 2.3.2 数据的规范化25
• 2.3.3 特征向量提取25-29
• 2.4 多传感器测点的数据融合29-32
• 2.4.1 时间序列上的数据融合29-31
• 2.4.2 空间分布上的数据融合31-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第3章 过热器传热计算模型及热负荷分布模型34-55
• 3.1 高温过热器炉管分片分段模型34-36
• 3.2 炉膛出口高温过热器热偏差理论36-38
• 3.3 工质侧水力计算方法38-40
• 3.3.1 工质侧水力不均匀38-39
• 3.3.2 基环平差流量调节的水力计算方法39-40
• 3.4 烟气侧热负荷分布模型40-54
• 3.4.1 烟气侧热力不均匀40-41
• 3.4.2 热力不均匀的实验研究41-46
• 3.4.3 热负荷的计算46-47
• 3.4.4 热负荷分布模型47-53
• 3.4.5 烟气不均匀系数53-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第4章 基于支持向量机的烟气侧热负荷分布模型识别55-69
• 4.1 支持向量机的基本原理55-58
• 4.1.1 最优分类超平面55-57
• 4.1.2 分类支持向量机57-58
• 4.2 热负荷分布模型的分类支持向量机构建58-64
• 4.2.1 支持向量机模型58-59
• 4.2.2 支持向量机分类预测步骤59-61
• 4.2.3 实验样本集构建61-64
• 4.3 支持向量机模型训练与优化64-65
• 4.4 引入热负荷分布模型后的壁温计算结果分析65-67
• 4.5 本章小结67-69
• 第5章 基于机理建模与运行数据辨识的电站锅炉炉管壁温计算系统69-79
• 5.1 系统结构69-71
• 5.1.1 面向服务的体系结构SOA69-70
• 5.1.2 EDNA实时数据库系统70
• 5.1.3 系统实现70-71
• 5.2 壁温计算系统71-72
• 5.3 系统功能和界面72-78
• 5.3.1 后台模型搭建73-76
• 5.3.2 前端展示界面76-77
• 5.3.3 报表77-78
• 5.4 本章小结78-79
• 第6章 总结与展望79-81
• 参考文献81-85

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本文编号：863791