鍋爐加熱過程故障的預報及處理研究

張成君

摘 要：蒸汽是鍋爐加熱過程中的主要產(chǎn)品，蒸汽指標的好壞直接影響鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的后續(xù)環(huán)節(jié)，避免鍋爐加熱系統(tǒng)的故障以及提前做好預防措施就可以保證蒸汽的質(zhì)量以及正常輸送，本文提出以故障機理為分析基礎(chǔ)，結(jié)合案例推理技術(shù)，提出了在鍋爐加熱過程中智能預報方法。

關(guān)鍵詞：鍋爐加熱;故障;預報;處理

鍋爐是為高爐生產(chǎn)所用的一種關(guān)鍵設(shè)備，有效確保高爐的能源充足。全燃氣鍋爐具有對二次能源進行回收的作用，它的整個加熱過程中有著很強的多變量、分布參數(shù)、非線性等顯著特征，同時也會由于諸多因素受到干擾。在運行過程中，若鍋爐出現(xiàn)異常或者故障性問題，輕則會降低蒸汽質(zhì)量或者使得鍋爐加熱處于不穩(wěn)定狀態(tài)，重則導致整個現(xiàn)場失控，給鍋爐的生產(chǎn)產(chǎn)生極為嚴峻的影響。為此我們要對鍋爐的整個加熱過程展開控制工作，特別是早期，應積極預報并診斷異常工況或者故障，從而防止蒸汽參數(shù)的不斷惡化。

1 鍋爐加熱燃燒過程控制的研究現(xiàn)狀

鍋爐加熱燃燒過程有著很明顯的多變量、快過程與慢過程交替、大時滯、分布參數(shù)、非線性、大慣性等特征，其深受諸多因素的影響。在實施閉環(huán)反饋控制時，主要運用控制器針對工業(yè)過程的工況實施控制。鑒于設(shè)備陳舊、環(huán)境改變以及氣源燃料成分的改變的因素給工業(yè)過程產(chǎn)生慢擾動的影響，我們應當以某些指標規(guī)定為參考標準對控制器的設(shè)定值進行更改，讓工業(yè)過程的工況達到最優(yōu)狀態(tài)。鍋爐溫度的控制務必要將其兩種功能充分發(fā)揮出來：

（1）對爐膛中的含氧量進行優(yōu)化調(diào)整，使燃燒狀態(tài)達到最優(yōu)狀態(tài)。在有效確保燃燒器煤氣壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)的前提下，運用分煙道含氧量的測定值和目標值之間的差距對爐膛負壓進行合理地調(diào)整。依據(jù)供熱量換算，煤氣流量通常配備了熱值指數(shù)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

（2）針對最佳鍋爐煤氣入爐流量展開控制。也就是說，要依照計算機求出的產(chǎn)汽耗熱量或者初設(shè)的全爐代表的溫度和條件變化后的實測值之間的差距對煤氣供熱量進行調(diào)整。

目前，大多數(shù)鍋爐加熱控制系統(tǒng)的目標是減小能耗、提升蒸汽的質(zhì)量，確保爐內(nèi)溫度控制處于穩(wěn)定狀態(tài)。為了成功地對鍋爐加熱燃燒過程的溫度以及蒸汽的壓力、溫度、含水量等諸多溫度參數(shù)進行優(yōu)化控制調(diào)整，應當合理調(diào)節(jié)煤氣熱值、供熱量、空燃比等參數(shù)。如今運用到的控制措施包括：

（1）控制系統(tǒng)選取以前饋控制為輔、反饋控制為主的控制措施;

（2）控制系統(tǒng)選取以反饋為輔、前饋控制為主的控制措施;

（3）控制系統(tǒng)選取反饋和前饋相結(jié)合的控制措施。

鍋爐加熱燃燒過程極為復雜，若無法有效辨識工況，合理劃分類別，單單依靠控制相應手段是無法契合生產(chǎn)需求的。所以說，要想合理、有效地控制好鍋爐加熱燃燒過程，就必須充分利用案例推理技術(shù)認真判別鍋爐工況，并能精確地診斷出鍋爐的異常工況。

2 案例推理技術(shù)的研究現(xiàn)狀

在探索故障診斷技術(shù)方面，基于知識的系統(tǒng)與專家系統(tǒng)的發(fā)展進入到相對成熟的階段。其運用領(lǐng)域由最開始的PROSPECTOR以及MYCIN等拓展到諸多領(lǐng)域，取得了較為明顯的成效。但是，該系統(tǒng)要求編制出有一定精度且比較明確的模型，能夠?qū)Υ\斷對象的狀態(tài)進行闡釋。這無疑會增加系統(tǒng)的運用難度，由此引發(fā)各類問題：

（1）知識在獲取過程中遇到瓶頸;

（2）系統(tǒng)實現(xiàn)后，處理的速度通常比較慢，無法對很多信息實時有效的管理與處理;

（3）由于開發(fā)周期太長，基于知識的系統(tǒng)在實踐過程中的實現(xiàn)難度比較高;

（4）系統(tǒng)實現(xiàn)后，維護與拓展的難度很高。

在對上面提及的問題進行處理的過程中，基于案例推理的故障診斷技術(shù)愈來愈受人們的重視。

3 鍋爐各項故障類型及處理

如今，在對鍋爐加熱過程工況的研究方面，尚未建立起一個健全的、可以有效地、合理地對鍋爐加熱過程故障信息進行歸納總結(jié)的數(shù)學模型。我們建立的是模糊的框架模型，以故障機理進行分析，基于一系列的模糊規(guī)則，從而進行推理和決策。

實際上，案例推理技術(shù)可對此處理流程進行模擬。與傳統(tǒng)專家系統(tǒng)相比，基于案例推理技術(shù)的智能故障診斷系統(tǒng)在獲取知識以及推理方面有很大的優(yōu)勢，對復雜程度高的系統(tǒng)更為適用。在故障診斷中充分運用案例推理技術(shù)，給故障診斷開辟了一片新天地。所以，本文采取案例推理技術(shù)針對鍋爐加熱時存在的故障實施預報，并給出相應的操作指導方案。在故障出現(xiàn)之前實施干預與判別，從而有效防止故障的出現(xiàn)。

在對鍋爐加熱過程實施智能預報，第一步要通過故障的信息采集獲取有關(guān)信息，然后把鍋爐加熱過程中的重要屬性參數(shù)輸入進去，從而實施故障分析與對比，促使鍋爐的故障診斷得以實現(xiàn)。

4 結(jié)語

綜上所述，在鋼鐵工業(yè)當中，全燃氣鍋爐在對二次能源進行回收的過程中采取了關(guān)鍵措施，其整個加熱過程有著多變端、有參數(shù)分布、非線性等諸多特征，同時還會由于許多因素而受到影響。若鍋爐出現(xiàn)異常或者故障，要么會影響到蒸汽的質(zhì)量，要么會使鍋爐加熱處于不穩(wěn)定狀態(tài)，使我們無法有效控制住當前局面，從而給鍋爐的生產(chǎn)產(chǎn)生了巨大的影響。為此，我們要把鍋爐加熱過程管控在一定范圍內(nèi)，有針對性地對早期階段內(nèi)的異常工況或者故障進行預報或者診斷，防止蒸汽參數(shù)朝著不利的方向發(fā)展變化。

參考文獻：

[1]孫增圻，張再興，等.智能控制理論與技術(shù)[M].北京：清華大學出版社，1997.

[2]于衛(wèi)平，彭亦功.智能控制技術(shù)的研究[A].上海：自動化儀表論文集，2007.6，415-418.

[3]Xu Xin，Li Shaoyuan，Cai Wenjian.Cascade generalized predictive control strategy for boiler drum level[J].ISA Transactions，2005，44（3）：399-411.