一种锅炉结垢故障预测方法、装置、设备和介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种锅炉结垢故障预测方法、装置、设备和介质，包括：采用锅炉的历史污垢热阻基于最小二乘法构建目标污垢热阻模型后，基于粒子群算法实时更新目标污垢热阻模型，将通过目标污垢热阻模型生成的多个仿真污垢热阻输入锅炉仿真回路得到的仿真温度，对全部仿真温度进行不确定性因素量化构建状态转移模型，根据状态转移模型和预设的温度失效限值进行多步预测确定锅炉的失效时刻，将失效时刻与预测时刻进行差值运算输出锅炉的剩余可用寿命。整个锅炉结垢故障预测过程中，对目标污垢热阻模型实时更新，并基于差分建模有效量化仿真温度的不确定性后进行多步预测，提高了锅炉结构故障预测的准确性。故障预测的准确性。故障预测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种锅炉结垢故障预测方法、装置、设备和介质


[0001]本专利技术涉及锅炉
，尤其涉及一种锅炉结垢故障预测方法、装置、设备和介质。

技术介绍

[0002]在锅炉运行过程中，当大量污垢堵塞水冷壁管时，容易引发锅炉发生安全事故。为了防止和降低污垢对锅炉造成的不利影响，需要采取如定期清洗、处理处理致垢流体等防垢、除垢措施。虽然减轻了污垢危害，但频繁的启停容易影响设备的寿命从而缩短设备正常运行周期，因此采用故障预测技术预测污垢对锅炉换热性能的影响是科学安排污垢清洗的关键。
[0003]传统的故障预测技术通过采用大量的历史结垢故障数据构建故障预测模型，一方面历史结垢故障数据受限于部分实际运行中的关键设备数据获取代价高昂，另一方面获取到的历史结垢故障数据存在很强的不确定性，造成故障预测模型的建模误差从而导致降低污垢结垢故障预测的准确性。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种锅炉结垢故障预测方法、装置、设备和介质，解决了现有技术在构建故障预测模型对锅炉进行故障预测时，依赖于大量具有不完整性和不确定性的历史结垢故障数据，导致污垢结垢故障预测的准确性较低的技术问题。
[0005]本专利技术第一方面提供的一种锅炉结垢故障预测方法，包括：
[0006]采用锅炉的历史污垢热阻和初始污垢热阻模型按照最小二乘法构建目标污垢热阻模型，并基于粒子群算法实时更新所述目标污垢热阻模型；
[0007]将通过所述目标污垢热阻模型生成的预测时刻关联的多个仿真污垢热阻输入锅炉仿真回路，确定多个仿真温度；
[0008]对全部所述仿真温度进行不确定性因素量化，构建状态转移模型；
[0009]根据所述状态转移模型和预设的温度失效限值进行多步预测，确定所述锅炉的失效时刻；
[0010]将所述失效时刻与所述预测时刻进行差值运算，输出所述锅炉的剩余可用寿命。
[0011]可选地，所述采用锅炉的历史污垢热阻和初始污垢热阻模型按照最小二乘法构建目标污垢热阻模型，并基于粒子群算法实时更新所述目标污垢热阻模型的步骤，包括：
[0012]获取锅炉的历史污垢热阻和初始污垢热阻模型；
[0013]基于最小二乘法构建关于污垢热阻的损失函数，采用所述历史污垢热阻对所述损失函数进行方程求解，确定第一热阻参数；
[0014]采用所述第一热阻参数更新所述初始污垢热阻模型，生成目标污垢热阻模型；
[0015]实时获取锅炉的实际污垢热阻和所述实际污垢热阻的清洗后运行时间；
[0016]采用所述清洗后运行时间输入所述目标污垢热阻模型，求解出对应的理论污垢热
阻；
[0017]当任一所述理论污垢热阻与对应的实际污垢热阻之间的热阻差值超过预设热阻差值阈值时，基于粒子群算法更新所述目标污垢热阻模型，生成新的目标污垢热阻模型。
[0018]可选地，所述当任一所述理论污垢热阻与对应的实际污垢热阻之间的热阻差值超过预设热阻差值阈值时，基于粒子群算法更新所述目标污垢热阻模型，生成新的目标污垢热阻模型的步骤，包括：
[0019]当任一所述理论污垢热阻与对应的实际污垢热阻之间的热阻差值超过预设热阻差值阈值时，以所述第一热阻参数为中心构建邻域范围；
[0020]在所述邻域范围内生成粒子群，并初始化所述粒子中各初始粒子的速度和位置；
[0021]通过预设的适应度函数评估各所述初始粒子的适应度，以所述粒子群中适应度最小的初始粒子的位置作为全局最优位置，通过粒子群算法对各所述初始粒子的速度和位置进行迭代更新，将迭代更新至满足迭代停止条件时的全局最优位置作为第二热阻参数；
[0022]采用所述第二热阻参数更新目标污垢热阻模型，生成新的目标污垢热阻模型。
[0023]可选地，所述将通过所述目标污垢热阻模型生成的预测时刻关联的多个仿真污垢热阻输入锅炉仿真回路，确定多个仿真温度的步骤，包括：
[0024]获取所述锅炉的预测时刻，从所述预测时刻按照预设时间步长依次采用关联的目标污垢热阻模型进行运算，顺序生成多个仿真污垢热阻；
[0025]依次将所述仿真污垢热阻输入所述锅炉的锅炉仿真回路进行换热仿真，输出对应的多个仿真温度。
[0026]可选地，所述对全部所述仿真温度进行不确定性因素量化，构建状态转移模型的步骤，包括：
[0027]采用滤波拟合法对全部所述仿真温度进行数据光滑处理，对应生成多个光滑温度；
[0028]分别将各所述仿真温度与对应的光滑温度进行差值运算，确定多个第一温度差值；
[0029]采用全部所述第一温度差值进行方差运算确定第一方差，并构建满足第一方差的观测高斯不确定性；
[0030]对全部所述光滑温度执行差分操作得到多个差分温度，并采用全部所述差分温度进行曲线拟合生成差分模型；
[0031]分别将各所述差分温度与通过所述差分模型对应构建的差分拟合温度进行差值运算，确定多个第二温度差值；
[0032]基于全部所述第二温度差值进行方差运算确定第二方差，并构建满足第二方差的状态高斯不确定性；
[0033]根据所述观测高斯不确定性、所述差分模型和所述状态高斯不确定性进行差分建模，生成状态转移模型。
[0034]可选地，所述根据所述状态转移模型和预设的温度失效限值进行多步预测，确定所述锅炉的失效时刻的步骤，包括：
[0035]获取所述状态转移模型对应的先验概率分布和所述锅炉预设的温度失效限值，并由所述先验概率分布生成采样粒子集；
[0036]根据蒙特卡洛方法采用所述采样粒子集构建后验概率分布；
[0037]对所述采样粒子集进行权重归一化和粒子重采样，确定目标采样粒子集；
[0038]采用所述目标采样粒子集和所述后验概率分布进行多步预测，输出预测温度概率分布；
[0039]根据所述温度失效限值和所述预测温度概率分布计算所述目标采样粒子集的多个失效概率；
[0040]基于全部所述失效概率进行期望值计算，确定所述锅炉的失效时刻。
[0041]本专利技术第二方面提供的一种锅炉结垢故障预测装置，包括：
[0042]目标污垢热阻模型构建模块，用于采用锅炉的历史污垢热阻和初始污垢热阻模型按照最小二乘法构建目标污垢热阻模型，并基于粒子群算法实时更新所述目标污垢热阻模型；
[0043]仿真温度生成模块，用于将通过所述目标污垢热阻模型生成的预测时刻关联的多个仿真污垢热阻输入锅炉仿真回路，确定多个仿真温度；
[0044]状态转移模型构建模块，用于对全部所述仿真温度进行不确定性因素量化，构建状态转移模型；
[0045]失效时刻确定模块，用于根据所述状态转移模型和预设的温度失效限值进行多步预测，确定所述锅炉的失效时刻；
[0046]剩余可用寿命输出模块，用于将所述失效时刻与所述预测时刻进行差值运算，输出所述锅炉的剩余可用寿命。
[0047]可选地，所述仿真温度生成模块具体用于：
[0048]获取所述锅炉的预测时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锅炉结垢故障预测方法，其特征在于，包括：采用锅炉的历史污垢热阻和初始污垢热阻模型按照最小二乘法构建目标污垢热阻模型，并基于粒子群算法实时更新所述目标污垢热阻模型；将通过所述目标污垢热阻模型生成的预测时刻关联的多个仿真污垢热阻输入锅炉仿真回路，确定多个仿真温度；对全部所述仿真温度进行不确定性因素量化，构建状态转移模型；根据所述状态转移模型和预设的温度失效限值进行多步预测，确定所述锅炉的失效时刻；将所述失效时刻与所述预测时刻进行差值运算，输出所述锅炉的剩余可用寿命。2.根据权利要求1所述的锅炉结垢故障预测方法，其特征在于，所述采用锅炉的历史污垢热阻和初始污垢热阻模型按照最小二乘法构建目标污垢热阻模型，并基于粒子群算法实时更新所述目标污垢热阻模型的步骤，包括：获取锅炉的历史污垢热阻和初始污垢热阻模型；基于最小二乘法构建关于污垢热阻的损失函数，采用所述历史污垢热阻对所述损失函数进行方程求解，确定第一热阻参数；采用所述第一热阻参数更新所述初始污垢热阻模型，生成目标污垢热阻模型；实时获取锅炉的实际污垢热阻和所述实际污垢热阻的清洗后运行时间；采用所述清洗后运行时间输入所述目标污垢热阻模型，求解出对应的理论污垢热阻；当任一所述理论污垢热阻与对应的实际污垢热阻之间的热阻差值超过预设热阻差值阈值时，基于粒子群算法更新所述目标污垢热阻模型，生成新的目标污垢热阻模型。3.根据权利要求2所述的锅炉结垢故障预测方法，其特征在于，所述当任一所述理论污垢热阻与对应的实际污垢热阻之间的热阻差值超过预设热阻差值阈值时，基于粒子群算法更新所述目标污垢热阻模型，生成新的目标污垢热阻模型的步骤，包括：当任一所述理论污垢热阻与对应的实际污垢热阻之间的热阻差值超过预设热阻差值阈值时，以所述第一热阻参数为中心构建邻域范围；在所述邻域范围内生成粒子群，并初始化所述粒子中各初始粒子的速度和位置；通过预设的适应度函数评估各所述初始粒子的适应度，以所述粒子群中适应度最小的初始粒子的位置作为全局最优位置，通过粒子群算法对各所述初始粒子的速度和位置进行迭代更新，将迭代更新至满足迭代停止条件时的全局最优位置作为第二热阻参数；采用所述第二热阻参数更新目标污垢热阻模型，生成新的目标污垢热阻模型。4.根据权利要求1所述的锅炉结垢故障预测方法，其特征在于，所述将通过所述目标污垢热阻模型生成的预测时刻关联的多个仿真污垢热阻输入锅炉仿真回路，确定多个仿真温度的步骤，包括：获取所述锅炉的预测时刻，从所述预测时刻按照预设时间步长依次采用关联的目标污垢热阻模型进行运算，顺序生成多个仿真污垢热阻；依次将所述仿真污垢热阻输入所述锅炉的锅炉仿真回路进行换热仿真，输出对应的多个仿真温度。5.根据权利要求1所述的锅炉结垢故障预测方法，其特征在于，所述对全部所述仿真温度进行不确定性因素量化，构建状态转移模型的步骤，包括：
采用滤波拟合法对全部所述仿真温度进行数据光滑处理，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德波，陈兆立，陈智豪，陈拓，金凤雏，王广雷，张楚，温涛，陈刚，张宏亮，宋景慧，冯永新，
申请(专利权)人：南方电网电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：