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基于数据挖掘技术的锅炉岛运行能效诊断

锅炉技术 2024年第1期55卷 35-43页

作者：周西伟董美蓉梁友才龙嘉建钟嘉皇陆继东华南理工大学电力学院广东广州510640 广东省能源高效低污染转化工程技术研究中心广东广州510640

为应对火电机组深度调峰背景下锅炉岛运行条件多变时能效诊断问题,提出基于数据挖掘技术构建能效基准库,结合耗差因子理论建立锅炉岛的运行能效诊断模型,实现对不同运行条件下锅炉岛的能效诊断。将负荷、煤质及环境温度作为锅炉岛运行... 详细信息

为应对火电机组深度调峰背景下锅炉岛运行条件多变时能效诊断问题,提出基于数据挖掘技术构建能效基准库,结合耗差因子理论建立锅炉岛的运行能效诊断模型,实现对不同运行条件下锅炉岛的能效诊断。将负荷、煤质及环境温度作为锅炉岛运行外部约束条件,通过改进的K-means算法对历史运行数据进行工况划分;结合灰色关联分析与K近邻算法构造了工况相似度计算模型,以相似工况中能效状态最优的工况构建了能效基准工况库;通过分析运行工况与基准工况的偏离程度实现了对锅炉岛运行能效的评价,并对基准工况库进行更新,基于能效特征参数的煤耗偏差及耗差因子实现对锅炉岛运行能效逐层分析,从而得到造成能效偏离的具体原因,便于运行人员及时做出运行调整。

关键词：锅炉岛数据挖掘能效诊断煤耗偏差

600 MW超临界火力发电机组锅炉能效诊断

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锅炉技术 2013年第4期44卷 14-18页

作者：李建锋李斌朱超尧国富盛建华王廖星中国电力企业联合会科技开发服务中心北京100761 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 国核工程有限公司上海200233

为了进一步降低火力发电机组的能耗,以某600MW超临界火力发电机组的锅炉设计参数为依据,对其进行了热效率和效率分析。分析结果表明,燃烧和传热则是锅炉损失较大的2个环节。降低损失的方法有:提高蒸汽参数、降低排烟温度、提高电... 详细信息

为了进一步降低火力发电机组的能耗,以某600MW超临界火力发电机组的锅炉设计参数为依据,对其进行了热效率和效率分析。分析结果表明,燃烧和传热则是锅炉损失较大的2个环节。降低损失的方法有:提高蒸汽参数、降低排烟温度、提高电厂辅助设备的效率以及降低蒸汽管道的长度等。

关键词： 600MW火力发电机组超临界能效诊断热效率分析 [火用]效率分析

火力发电机组锅炉及其辅助系统能效诊断方法的研究

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火力发电机组锅炉及其辅助系统能效诊断方法的研究

作者：王争明华北电力大学

学位级别：硕士

目前,我国的工业锅炉大部分都配备了控制系统。但是这些系统内缺少了对锅炉运行能效指标、在线能效诊断、性能评价等技术。因此,为火电厂锅炉及其辅助系统提供对于能效指标的在线监测诊断系统是必不可少的。针对以上问题,本文展开了对... 详细信息

目前,我国的工业锅炉大部分都配备了控制系统。但是这些系统内缺少了对锅炉运行能效指标、在线能效诊断、性能评价等技术。因此,为火电厂锅炉及其辅助系统提供对于能效指标的在线监测诊断系统是必不可少的。针对以上问题,本文展开了对锅炉及其辅助系统能效诊断方法的研究。首先建立锅炉及其辅助系统能效指标诊断树,将能效指标异常作为故障处理,逐级分析,确定影响能效指标的因素集合。并将能效指标影响因素分为运行类和故障类因素。针对运行类因素,采用了动态因素权重分析法、灵敏度分析法、偏差计算等计算模型,对运行类因素进行处理,确定运行类影响因素能效指标诊断系数,确定主要运行类能效指标影响因素。并以漳泽电力河津发电厂#2机组进行了案例分析。针对故障类影响因素,本文主要研究了受热面积灰程度以及设备运行状态评价的研究,通过对积灰状况以及性能评价,寻找异常设备,确定影响能效指标下降的设备故障原因。受热面积灰程度研究中,主要计算了再热器和水冷壁的积灰系数。设备性能评价中利用了模糊综合评价的方法,对设备运行性能进行了评价。确定了能效诊断模型之后,本文根据工程项目应用验证了能效诊断模型。有效的将理论应用与实际项目中,能效诊断工作的研究对于火电厂开展节能工作、提高火电厂利润、提高火电厂竞争力具有重要意义。

关键词：能效诊断能效指标诊断系数状态评价积灰系数系统开发

火力发电机组汽轮机及其辅助系统能效诊断方法的研究

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火力发电机组汽轮机及其辅助系统能效诊断方法的研究

作者：楚国宇华北电力大学

学位级别：硕士

目前,我国在运行的火电机组基本都配备了自动控制系统,但这些系统基本上都只是起到对机组状态和参数监控的作用,而不具备汽轮机能效指标评价、在线能效诊断、系统性能评价等技术。而电厂运行人员在调整机组运行过程中主要关注安全运行,... 详细信息

目前,我国在运行的火电机组基本都配备了自动控制系统,但这些系统基本上都只是起到对机组状态和参数监控的作用,而不具备汽轮机能效指标评价、在线能效诊断、系统性能评价等技术。而电厂运行人员在调整机组运行过程中主要关注安全运行,对机组运行的经济性不够重视。因此,开发具备这些功能的汽轮机能效评价及诊断系统对于提高火电厂能效水平有重要意义。针对汽轮机能效诊断诊断,本文从两个方面进行研究：一是对汽轮机主要运行参数和局部能效指标参数的诊断,这部分主要采用偏差分析法和等效热降法,重点研究偏差分析法在汽轮机主要运行参数能效诊断中的应用机理和等效热降法在设备局部参数能效诊断中应用机理。二是对可能导致机组能效水平下降的热力系统设备异常或故障进行诊断,这部分主要采用故障树分析原理同模糊诊断规则相结合的复合诊断方法,重点研究如何将这种诊断方法应用于回热系统和凝汽器性能诊断当中。文中分别对相应的诊断模块针对某电厂350MW机组进行了案例分析和诊断测试,验证了诊断模型的正确性。确定诊断模型之后,文章介绍了运用上述诊断方法对目标电厂某350MW机组进行几种工况下的诊断,并做出了详细的诊断报告,将诊断方法应用于实际当中,验证了诊断思路的正确性,为开发诊断软件奠定了扎实的理论基础。

关键词：汽轮机能效诊断偏差分析故障树分析原理模糊规则

基于神经网络与模糊C均值聚类的锅炉及其辅助系统能效诊断

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基于神经网络与模糊C均值聚类的锅炉及其辅助系统能效诊断

作者：高芬芬华北电力大学

学位级别：硕士

目前,电厂安装的在线监测与诊断系统,主要实现了实时显示重要参数、在线计算锅炉效率,供电煤耗率等经济性指标的功能。针对不同的指标,系统普遍采用不同的基准值确定方法以及能损分析方法,来计算运行参数偏离基准值引起的能量损失。这... 详细信息

目前,电厂安装的在线监测与诊断系统,主要实现了实时显示重要参数、在线计算锅炉效率,供电煤耗率等经济性指标的功能。针对不同的指标,系统普遍采用不同的基准值确定方法以及能损分析方法,来计算运行参数偏离基准值引起的能量损失。这使系统变得复杂,且在能效指标异常的情况下,缺乏对异常指标的实时诊断功能。针对以上问题,本文对锅炉及其辅助系统能效诊断方法进行了研究。首先,针对能效指标影响因素复杂且耦合性强的特点,建立了能效指标与影响参数的网络模型,并利用正交试验法对模型参数进行了优化,试验结果表明能有效提高网络的性能。在建模基础上利用敏感性分析计算得到各个输入变量的敏感度系数,以反映参数单位变化对能效指标的影响。其次,将参数的基准值作为运行调整的依据,综合考虑了有功功率和环境温度对基准值的影响,采用模糊C均值聚类(FCM)算法获得参数在各个工况下的基准值,并计算出实际值与基准值的偏差。将敏感性系数与偏差值的乘积,称为权重系数,来反映运行参数对指标的影响程度。最后,选取权重值较大的输入变量作为重点优化调整对象。对于可维护类故障的诊断,通过比较实时清洁因子与临界清洁因子来定位需要加强维护的设备,以有效地减少定期吹灰造成的能源浪费。对某电厂600MW机组的#2锅炉及辅机开展能效诊断的研究,诊断结果表明,以上方法能有效提高锅炉的运行经济性,为运行调整工作指明了方向,对提高运行调整工作的针对性具有一定意义。

关键词：能效诊断神经网络正交试验模糊C均值聚类清洁因子

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汽轮发电机组能效诊断与维护决策系统研究

汽轮发电机组能效诊断与维护决策系统研究

作者：朱俊杰华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

为减少煤炭资源消耗,确保我国能源行业绿色发展,实现“碳达峰、碳中和”目标,需要不断挖掘汽轮发电机组节煤潜力。随着清洁能源装机比重不断增大,我国电力生产结构不断调整,大部分汽轮发电机组开始承担调峰任务,在低负荷运行过程中,机... 详细信息

为减少煤炭资源消耗,确保我国能源行业绿色发展,实现“碳达峰、碳中和”目标,需要不断挖掘汽轮发电机组节煤潜力。随着清洁能源装机比重不断增大,我国电力生产结构不断调整,大部分汽轮发电机组开始承担调峰任务,在低负荷运行过程中,机组能源利用效率偏低,汽轮发电机组节能压力不断增大。在此背景下,开展汽轮发电机组能效诊断与维护决策技术研究具有重要意义。首先,对汽轮发电机组热力系统进行能效分析,确定用来表征机组能效状态的能效状态指标体系,总结、梳理出引起汽轮发电机组能效状态异常的相关异常模式以及故障模式。其次,依靠本体理论建立了汽轮发电机组能效诊断知识库,将引起机组能效指标异常的相关典型故障模式以及异常模式录入知识库中,并与其所属系统设备、相关征兆、原因、维护措施关联起来,作为系统能效诊断的依据。再次,确定了系统能效诊断功能的相关规则与算法。确定了以数据挖掘技术为基础的基准值确定方法,以“稳态筛选-工况划分-异常检测”为流程,通过对比实时运行参数以及参数基准区间,对运行数据进行实时诊断,并根据诊断结果给出相应的维护建议。通过某电厂仿真机仿真出的凝汽器真空不严密故障验证了系统的可靠性。最终,将理论研究付诸于实践,结合离线的能效诊断知识库与在线的实时运行数据处理方法开发了一套汽轮发电机组能效诊断与维护决策系统,致力于提高机组的节煤能力,确保机组健康稳定的运行。

关键词：汽轮发电机组能效状态本体理论数据挖掘能效诊断

超低排放条件下湿法烟气脱硫系统能效诊断研究

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超低排放条件下湿法烟气脱硫系统能效诊断研究

作者：冷亚娟山东大学

学位级别：硕士

近年来,随着环保标准的进一步提高,燃煤电厂大气污染物达到了超低排放甚至近零排放,大大削减了大气污染物的排放量,为我国大气环境质量改善做出了巨大贡献。石灰石-石膏湿法脱硫系统作为SO2吸收单元,其浆液循环泵、氧化风机、增压风机... 详细信息

近年来,随着环保标准的进一步提高,燃煤电厂大气污染物达到了超低排放甚至近零排放,大大削减了大气污染物的排放量,为我国大气环境质量改善做出了巨大贡献。石灰石-石膏湿法脱硫系统作为SO2吸收单元,其浆液循环泵、氧化风机、增压风机等大功率设备的电耗、大量石灰石消耗以及大量水分蒸发导致脱硫系统能耗大大增加。同时,各电厂之间、不同容量机组之间以及相同容量的不同机组之间污染物脱除性能与能源消耗水平参差不齐,因而行业内亟待建立一种兼顾二氧化硫脱除性能与脱硫运行经济性的综合评价体系,这对于提高电厂综合性能尤为重要。为此本文建立了湿法脱硫系统运行经济性指标数学模型,以此来探究不同参数与运行经济性之间的关系。并构建了基于改进灰色关联度方法的综合能效评价体系,诊断了某1000MW燃煤机组超低排放湿法脱硫系统不同工况下的综合能效情况。首先,介绍了石灰石-石膏湿法脱硫系统的电耗、物耗以及水耗的主要构成及数学模型,并完善了脱硫运行经济性指标脱硫效能比和单位脱硫成本。脱硫效能比的含义为每消耗单位千瓦时的电能所脱除的SO2质量,电耗包括循环浆液泵、增压风机、氧化风机等大功率设备所消耗的电能;单位脱硫成本的含义为每脱除单位质量SO2所消耗的成本。根据所采集的电厂数据,依据上述数学模型分别计算各时刻脱硫效能比和单位脱硫成本的数值,并用于后续运行经济性分析和超低排放条件下湿法脱硫系统综合能效评价的研究。其次,运用粒子群算法(PSO)对最小二乘支持向量机(LS-SVM)加以改进,以此优化核函数参数γ和惩罚因子C,构建了以脱硫效能比作为输出参数的预测模型,并验证了模型的有效性。同时,运用该预测模型,采用控制变量的方法,探究不同输入参数与运行经济性之间的关系。研究结果表明:脱硫效能比与液气比和入口烟气温度呈负相关关系,与入口 SO2浓度及入口烟气量成正相关关系。其中入口烟气量对脱硫效能比的影响最大,在入口烟气量的变化区间内,单位入口烟气量所对应的平均脱硫效能比的增加幅度为1.00kg/kW·h;液气比、入口 SO2浓度和入口烟气温度对脱硫效能比的影响程度依次递减,平均脱硫效能比增/降幅度分别为0.69kg/kW·h、0.62kg/kW·h、0.10kg/kW·h。然后,结合湿法脱硫系统运行经济性研究结论,运用数学软件MATLAB构建了基于层次分析-灰色关联度(AHP-GF)的超低排放湿法脱硫系统综合能效评价体系,并进行了通用性分析。该评价体系从运行指标、排放指标及能耗指标三方面较为全面地对超低排放湿法脱硫系统的综合性能进行评价,将通过层次分析法确定的指标权重与灰色关联度方法相结合,计算加权关联度作为综合能效值,并依据关联度将能效水平划分为四个等级。该能效评价体系的构建为超低排放湿法脱硫系统的能效诊断实例应用奠定了基础,有助于电厂根据评价结果直观地认识自身能效的薄弱环节并进行节能运行改造。最后,从运行指标、排放指标及能耗指标三方面对某1000MW燃煤机组超低排放湿法脱硫系统进行多目标评价,诊断了不同工况条件下脱硫系统综合能效特性。将脱硫系统运行数据分别按照机组负荷和入口SO2质量流量划分工况,并进行能效状况评级,研究结果表明:在超低排放条件下,不同机组负荷的能效水平情况为:800MW>600MW>700MW>500MW;不同入口 SO2质量流量的能效水平情况为:5500kg/h>3500kg/h≈4500kg/h。本文基于层次分析-灰色关联度法构建的综合评价体系对不同工况下超低排放湿法脱硫系统的能效特性进行了全面的诊断,该综合评价体系对不同容量机组具有通用性,为燃煤电厂湿法脱硫系统的节能运行提供了科学的理论指导。

关键词：超低排放湿法烟气脱硫系统运行经济性综合能效评价体系能效诊断

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炼油常减压装置的能效诊断及优化

炼油常减压装置的能效诊断及优化

作者：段沙沙大连理工大学

学位级别：硕士

炼油工业是我国能源和经济发展的支柱性产业,在提供化工原料和燃料油等方面发挥着十分重要的作用。随着能源消耗的不断提升,我国原油又存在后备可采资源量少的现状,这就迫使炼油企业积极重视节能降耗工作,提高能源利用率以增强整体的竞... 详细信息

炼油工业是我国能源和经济发展的支柱性产业,在提供化工原料和燃料油等方面发挥着十分重要的作用。随着能源消耗的不断提升,我国原油又存在后备可采资源量少的现状,这就迫使炼油企业积极重视节能降耗工作,提高能源利用率以增强整体的竞争力。某些企业只测重于部分环节或独立装置的优化改造和换代升级来节能降耗,经济成本较大且对提升能效没有显著效果。常减压装置作为炼油企业能耗最大的装置,其能效水平反映了原油和能源的利用效率,直接影响企业的经济效益。因此,对其能效进行评估诊断,找出原因并实施优化操作,对炼油行业提高能效具有重要意义。常减压装置是一个内在机理复杂的非线性多变量对象,本文以国家863课题“面向石化工业能效监测评估及优化控制技术与系统”为背景,选择常减压装置的关键性指标拔出率,进行能效评估诊断与建模优化研究,并设计开发了能效管理平台实现对能源的高效管理。本文的研究工作如下:(1)对炼油的工艺流程进行详细介绍。从能源介质消耗比例来分析常减压装置的用能特点,将装置按不同粒度和评价角度划分为设备级、过程级、系统级,并建立三级能效指标体系。选择能综合反映系统能效水平的常减压装置拔出率指标,分析其主要的影响因素。(2)对常减压装置能效指标的运行状态进行评估诊断。通过影响因素分析出导致拔出率低的原因主要有:常压炉温控异常、常压塔液压失衡、减压炉温控异常、减压塔温压失衡。由于不同的原油处理量会对装置的拔出率有较大影响,同时为了提高诊断模型的精度,本文将炼油过程划分成两种工况。以某炼油厂生产设计值为基准,对两种工况下拔出率低于基准值的数据进行能效诊断。建立基于粒子群优化支持向量机的双工况多分类能效诊断模型。由实际生产数据进行仿真,验证了该模型能准确有效对能效指标进行诊断识别,判断出能效低的原因,和支持向量机诊断模型相比,其诊断精度更高。(3)对常减压装置能效优化的问题,建立基于最小二乘支持向量机的拔出率软测量模型,实现对装置产品收率的准确预测。以拔出率最大为优化目标,采用粒子群算法对减压塔顶温度和真空度寻优,建立能效优化模型,最终实现了能效水平的显著提高。(4)从能效管理角度,开发了炼油常减压装置能效管理平台。实现了对炼油生产过程的实时监测和能效管理,将能效诊断与优化模块集成到平台上,帮助企业实时了解能效状态,及时在线发现异常以调节能源物料投入,指导实际生产。

关键词：常减压装置拔出率能效诊断建模优化能效管理

火力发电机组汽机及其辅助系统能效诊断方法的研究

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火力发电机组汽机及其辅助系统能效诊断方法的研究

作者：周钊平华北电力大学

学位级别：硕士

目前,我国的火力发电机组基本上都安装了集散控制系统和厂级信息监控系统,主要是对电力生产过程中的参数进行数据采集、监测,实时显示全厂的热力参数,并在线计算系统效率、热耗、汽耗、电耗等经济指标,通过实际值和设计值的偏差来确定... 详细信息

目前,我国的火力发电机组基本上都安装了集散控制系统和厂级信息监控系统,主要是对电力生产过程中的参数进行数据采集、监测,实时显示全厂的热力参数,并在线计算系统效率、热耗、汽耗、电耗等经济指标,通过实际值和设计值的偏差来确定指标偏差所引起的能量损耗等。但是这些系统普遍缺乏对能效异常的实时诊断功能,无法发现引起能效水平降低的原因。针对以上问题,本文开展对汽机及其辅助系统能效诊断方法的研究。运用故障树分析方法,确定引起设备能效指标异常的因素,并将影响因素分为运行类和可维护故障类。对于运行类因素,用单耗分析方法筛选得到能效良好数据,训练基于主元分析的诊断模型,用诊断模型诊断出引起设备能效水平下降的主要因素,并用数据挖掘的方法确定在不同工况下运行参数的基准区间,指导对运行类因素的调整;对于可维护故障类因素,通过分析故障对能效的影响以及故障征兆,确定故障关联检测参数,运用诊断模型判断是否由于发生可维护故障导致设备能效水平降低。本文运用诊断模型对某600Mw电厂的历史数据进行了能效诊断分析,验证诊断方法的可行性,并开发能效在线监测与诊断系统,将理论工作应用到实际项目中,真正为电厂的经济性运行提供有力帮助。

关键词：能效诊断故障树分析主元分析单耗分析数据挖掘