电站锅炉炉墙振动预警方法、装置及系统与流程

本发明涉及燃煤电站锅炉，尤其是指一种电站锅炉炉墙振动预警方法、装置及系统。

背景技术：

1、燃煤火力发电是我国电力系统中占比最大的电源形式，锅炉是燃煤火力发电系统中将燃料(煤炭)的化学能转变为热能并进一步实现热能传递的核心设备。随着我国电站锅炉向高参数、大容量方向的快速发展，锅炉单体尺寸不断增加，随之而来的是炉膛尺寸和尾部烟道尺寸的不断增加。

2、在锅炉尾部烟道内，高温烟气流经受热面蛇形管束，是典型的气流绕流现象。根据已有的研究结果，当气流稳定的流过管束时，会在管束的后部形成一个顺时针和逆时针交替出现的涡流，即卡门涡流。这些旋涡交替的从圆柱体两侧脱落，产生垂直于气流方向的气压脉动，气压脉动的频率与卡门涡流脱落的频率一致。

3、在锅炉尾部烟道烟气流经受热面管屏的流动过程中常会产生既垂直于管束轴线、又垂直于气流流动方向的声学驻波，这种驻波会在壳体内壁之间穿过管束来回反射，是一种典型的疏密波，具有固定的波腹和波节点。

4、当管束中的卡门涡流的脱落频率与管束间声驻波的固有频率耦合时，就会诱发烟气柱发生强烈的自激振动。当上述声学振动情况发生时，通常伴随着较为强烈的噪声，烟气柱的振动引起炉墙的振动，甚至整台锅炉的振动，从而影响设备的安全稳定运行。

5、烟道产生振动后会影响设备的安全运行，甚至导致锅炉炉墙爆管，因此，若能在振动现象出现初期就及时预警并采取正确的调节手段，使共振状态快速消失，无疑会对设备的安全运行产生非常积极的影响，而电厂目前尚无专业的预警系统来实现上述目的。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种在电站锅炉炉墙振动现象出现初期及时预警的方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种电站锅炉炉墙振动预警方法，包括：

3、获取预先建立的振动故障证据数据样本库和预设故障阈值，所述振动故障证据数据样本库包括从机组运行数据中获取的已产生振动的多个故障样本数据，所述预设故障阈值为从所述多个故障样本数据中提取的最小历史振动关键证据参数值；

4、获取实时振动信号，并提取实时振动相关证据参数值和实时振动关键证据参数值；

5、若所述实时振动关键证据参数值达到所述预设故障阈值，则将所述实时振动相关证据参数值，依次与每个故障样本数据中提取的历史振动相关证据参数值进行置信度计算，并根据得到的多个置信度计算目标置信度；

6、若所述目标置信度达到预设阈值，则发出振动预警信号。

7、优选地，所述振动关键证据参数值包括振幅大小和变化速率大小。

8、优选地，所述多个故障样本数据和所述实时振动信号均经过多级小波变换处理。

9、优选地，所述多级小波变换的级数根据所述振动故障证据数据样本库中的多个故障样本数据试算确定。

10、优选地，所述发出振动预警信号后还包括：将所述实时振动信号加入所述振动故障证据数据样本库。

11、优选地，所述目标置信度的计算公式为：

12、

13、其中，为第i个振动相关证据参数的加权系数，为第i个实时振动相关证据参数值，为振动故障证据数据样本库中第j个故障样本数据对应的第i个历史振动相关证据参数值，n为振动相关证据参数个数，m为振动故障证据数据样本库中故障样本数据的个数。

14、本发明还提供了一种电站锅炉炉墙振动预警装置，包括：

15、故障数据样本库和故障阈值获取模块，用于获取预先建立的振动故障证据数据样本库和预设故障阈值，所述振动故障证据数据样本库包括从机组运行数据中获取的已产生振动的多个故障样本数据，所述预设故障阈值为从所述多个故障样本数据中提取的最小历史振动关键证据参数值；

16、实时证据参数值获取模块，用于获取实时振动信号，并提取实时振动相关证据参数值和实时振动关键证据参数值；

17、目标置信度计算模块，用于当所述实时振动关键证据参数值达到所述预设故障阈值时，将所述实时振动相关证据参数值，依次与每个故障样本数据中提取的历史振动相关证据参数值进行置信度计算，并根据得到的多个置信度计算目标置信度；

18、振动预警模块，用于当所述目标置信度达到预设阈值时，发出振动预警信号。

19、本发明还提供了一种电站锅炉炉墙振动预警系统，包括：

20、测振装置，设置于锅炉炉墙外壁，用于获取实时振动信号；

21、数据库，与机组控制系统连接，用于单向读取机组运行数据中已产生振动的多个故障样本数据，建立振动故障证据数据样本库，将从所述多个故障样本数据中提取的最小历史振动关键证据参数值存储为故障阈值，并且与所述测振装置连接，用于存储所述实时振动信号；

22、如上述的电站锅炉炉墙振动预警装置，与所述数据库连接，用于根据所述振动故障证据数据样本库和所述实时振动信号输出预警信号；

23、显示终端，与所述电站锅炉炉墙振动预警装置连接，用于显示所述预警信号。

24、优选地，所述测振装置设置于锅炉炉墙外壁的不同位置，包括炉膛水冷壁、尾部烟道和引风机出口烟道。

25、优选地，所述建立振动故障证据数据样本库包括：

26、将机组运行数据中已产生振动的多个故障样本数据按时间序列形成数据组，得到所述振动故障证据数据样本库。

27、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

28、本发明所述的电站锅炉炉墙振动预警方法，提取振动故障证据数据样本库中的每个故障样本数据的历史振动相关证据参数值和历史振动关键证据参数值，选取其中最小的历史振动关键证据参数值作为故障阈值，若实时振动信号对应的实时振动关键证据参数值超过故障阈值，则将实时振动信号对应的实时振动相关证据参数和振动故障证据数据样本库中的每个故障样本数据的历史振动相关证据参数值进行对比，计算置信度，进而计算得到目标置信度，若超过预设阈值，则发出预警信号，以便及早干预运行参数，消除谐振因素，防止振动产生。

技术特征：

1.一种电站锅炉炉墙振动预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电站锅炉炉墙振动预警方法，其特征在于，所述振动关键证据参数值包括振幅大小和变化速率大小。

3.根据权利要求1所述的电站锅炉炉墙振动预警方法，其特征在于，所述多个故障样本数据和所述实时振动信号均经过多级小波变换处理。

4.根据权利要求3所述的电站锅炉炉墙振动预警方法，其特征在于，所述多级小波变换的级数根据所述振动故障证据数据样本库中的多个故障样本数据试算确定。

5.根据权利要求1所述的电站锅炉炉墙振动预警方法，其特征在于，所述发出振动预警信号后还包括：

6.根据权利要求1所述的电站锅炉炉墙振动预警方法，其特征在于，所述目标置信度的计算公式为：

7.一种电站锅炉炉墙振动预警装置，其特征在于，包括：

8.一种电站锅炉炉墙振动预警系统，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的电站锅炉炉墙振动预警系统，其特征在于，所述测振装置设置于锅炉炉墙外壁的不同位置，包括炉膛水冷壁、尾部烟道和引风机出口烟道。

10.根据权利要求8所述的电站锅炉炉墙振动预警系统，其特征在于，所述建立振动故障证据数据样本库包括：

技术总结本发明涉及燃煤电站锅炉技术领域，尤其是指一种电站锅炉炉墙振动预警方法、装置及系统。本发明所述的电站锅炉炉墙振动预警方法，提取振动故障证据数据样本库中的每个故障样本数据的历史振动相关证据参数值和历史振动关键证据参数值，选取其中最小的历史振动关键证据参数值作为故障阈值，若实时振动信号对应的实时振动关键证据参数值超过故障阈值，则将实时振动信号对应的实时振动相关证据参数和振动故障证据数据样本库中的每个故障样本数据的历史振动相关证据参数值进行对比，计算置信度，进而计算得到目标置信度，若超过预设阈值，则发出预警信号，以便及早干预运行参数，消除谐振因素，防止振动产生。技术研发人员：贾恩庆,吴升春,薛晓波,孙少波,范庆伟,张锋,刘洋,时勇强,赵军旗受保护的技术使用者：国能神福（石狮）发电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13