鍋爐運行狀態的可拓模型研究

鮑永生

安徽省特種設備檢測院 安徽 合肥 230051

引言

隨著中國經濟的發展，企業對電能的需求越來越多，同時火力發電在中國電能結構中占有的比例也逐漸擴大。電站鍋爐[1]作為火力發電站的基礎設備，其穩定安全的運行對于穩定提供電能具有重要的作用。可拓學理論[2]可以同智能化分析契合，以期解決智能化分析鍋爐運行的評價與決策等方面問題。

鍋爐穩定運行是一個過程控制結果的問題，即鍋爐自身條件直接影響鍋爐運行穩定的問題。在可拓學理論中，通過對鍋爐狀態的評價，從智能庫中何獲得運行過程的特征量控制。

鍋爐狀態控制的可拓模型

鍋爐狀態指滿足安全穩定運行品質，可通過品質特性及其值來描述，如鍋爐本體狀態、鍋爐輔機狀態等；過程效能是過程能保證鍋爐品質滿足運行需求的程度，是過程特征檢測評價結果符合特征指標要求的效果。

可拓模型反映了鍋爐狀態與運行條件之間的關系。鍋爐安全穩定運行是一系列過程，過程通過操控，并對過程參數進行檢測評價，其符合要求的程度，反映了過程狀態。對重要的過程特征參數需要進行監控，對無法滿足鍋爐安全穩定運行的過程則需要改進甚至重組，這樣才能保證鍋爐品質。

鍋爐品質問題的映射模型

通過對式(1)～(3)進行分析，得出有關映射的以下結論:(A)可拓熵S(T)與可拓分散度ASD強烈相關，ASD越大則可拓熵S(T)越大；(B)當品質特性標志值f呈等概率分布時，則可拓分散度ASD最大，可拓熵S(T)最大，鍋爐品質問題也最為嚴重；(C)品質特性指標標志值對可拓熵S(T)貢獻最大者為最關鍵品質特性指標；(D)映射的目標是盡可能使可拓熵趨于無窮小，即鍋爐品質趨于滿足安全穩定要求。

設滿意品質的波動范圍為X0=[a，b]，鍋爐的品質的波動范圍為X=[c，d]，且X0?X，則對于任意品質特性參數x與X0，X的位置值為

(1)當k(u)k(Tu)＜0時，稱T為質變變換。

質變變換分為兩種情形:(A)k(u)＞0、k(Tu)＜0，表示過程效能由滿足要求轉化為不滿足要求，過程效能質變，不利于鍋爐品質；(B)k(u)＜0、k(Tu)＞0，表示過程效能由不滿足要求轉化為滿足要求，過程效能質變，有利于鍋爐品質。

(2)當k(u)k(Tu)＞0時，稱T為量變變換。

量變變換也分為兩種情形:(A)k(u)＞0、k(Tu)＞0，表示過程效能相對穩定，過程特性波動處于正常范圍，不會對鍋爐品質產生大的影響；(B)k(u)＜0、k(Tu)＜0，表示過程效能相對穩定，過程特性波動仍處于不正常范圍，鍋爐品質不能得到改善。

從上面的映射定義及鍋爐品質與狀態效能映射可知，鍋爐品質某一指標是由n個過程參數p1，p2，…，pn綜合引起的，必然存在QDi=Fi(P)=f(p1，p2，...，pn) (6)

式中，Fi為針對鍋爐品質某一指標Di的關聯函數；f為鍋爐品質與狀態特征的映射函數。

映射的優度分析就是分析過程效能特性參數對鍋爐品質的影響，找出最優化的控制過程參數解決方法。優度分析包括設定評估優劣的條件、計算滿意度、規范滿意度和計算優度。

對于品質物元，設品質評估優劣條件為M、品質滿意要求的值域為X0、不符合要求但可轉換為符合要求的值域為X、鍋爐品質或過程效能的實際值域為U，則以X0為值域、X為可拓域的可拓集合描述了U上任一個值u符合要求的程度，稱其關聯函數k(x)為u關于評估條件M的滿意度。滿意度的計算可參照式(8)進行。

設品質問題的解S關于評估條件的滿意度為k(S)，則

稱K(S)為解S關于M的規范滿意度。

稱C(S)為該問題解S的優度。

由于過程參數對鍋爐品質的貢獻度不同，因此需要對各過程參數對鍋爐狀態的貢獻度進行比較和排序，其關聯度最大的值則為品質控制關鍵過程參數，即

其中，Ci(QD)為過程效能的最大關聯度，即關鍵過程參數pi所對應的關聯度。

結語

鍋爐品質與過程控制效能的映射模型可拓分析方法重點關注過程控制效能對鍋爐狀態的影響問題，可有效地解決鍋爐品質無法滿足安全狀態需求或期望的矛盾以及為解決矛盾而要采取哪些措施或技術創新的問題。通過其數理逆問題模型的解析，可分析出鍋爐品質特性指標與過程控制特征參數的映射關系及其理想區間，可形式化地量化描述鍋爐品質或過程控制效能的量變和質變；將信息熵引入逆問題的參數識辨中，還能夠有效地描述不同測量區域對參數識辨的貢獻度。為智能化解決鍋爐運行問題提供給指導。