基于数据挖掘的汽动引风机效能动态监测系统的应用_李卫东

第 ３８ 卷 第 ２ 期 ２０１７ 年 ６ 月
电 站 辅 机
Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
ＶｏＪｌｕ．ｎ３．８２０Ｎ１ｏ７．２
文 章 编 号 ：１６７２－０２１０（２０１７）０２－００３６－０３
基于数据挖掘的汽动引风机效能动态监测系统的应用
２．Ｈｕａｎｅｎｇ Ｈａｉｍｅｎ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，Ｓｈａｎｔｏｕ ５１５１３２，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｄａｔａ ｍｉｎｉｎｇ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ ｖｅｃｔｏｒ ｓｅｔ ａｎｄ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｏｎ－ｌｉｎｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｆａｎ＇ｓ ｒｕｎｎｉｎｇ ｓｔａｔｅ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｆａｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｕｒｖｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｎ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｕｒｖｅ ｉｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ，ｓｏ ａｓ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｆａｎ ｓｔａｌｌ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｆａｎ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｓｉｚｅ，ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ ｆａｎ ｏｕｔｐｕｔ，ａｎｄ ｍａｔｃｈ ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅａｍ ｆａｎ．Ｆｉｎｅｌｙ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｎ ｔｏ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｇｕｉｄｅ ｖａｎｅ，ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｆａｎ ｒｕｎ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｒｅａ， ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｉｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅａｍ ｉｎｄｕｃｅｄ，ｄｒａｆｔ ｆａｎ；ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｄａｔａ；ｄｙｎａｍｉｃ；ｍｏｎｉｔｏｒ；ｓｙｓｔｅｍ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
验数据拟合，得到 风 机 的 输 出 功 率。Ｐｑ＝ ０．００１ ｒ２ －４．９８４ ７ ｒ＋６ ３５９．４，Ｒ２＝ ０．９９８ ４。 ２．２．５ 计 算 引 风 机 的 效 率
ηＦ ＝ηＰＣＰｅｑ
（６）
式 （６）中 ：ηｃ— 汽 机 减 速 箱 的 效 率 ，取 定 值 ０．９８５。
３ 软 件 平 台 的 构 成
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第 ３８ 卷 第 ２ 期 ２０１７ 年 ６ 月
电 站 辅 机
Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
ＶｏＪｌｕ．ｎ３．８２０Ｎ１ｏ７．２
３．４ 最 优 运 行 曲 线 的 数 据 挖 掘 监测系统可启 动 后 台 数 据 挖 掘 模 块 的 功 能，自
３．６ 最 优 性 能 曲 线 参 数 的 统 计 和 导 出 监测系统的软 件 功 能，可 在 线 挖 掘 最 优 性 能 下
风机的运行参数，并 统 计 出 不 同 负 荷 段 下 的 典 型 运 行参数。同时，监测 系 统 还 具 有 在 线 导 出 运 行 报 告 的 功 能 。 导 出 运 行 报 告 的 界 面 ，如 图 ８ 所 示 。
０ 概 述
火电厂 锅 炉 风 机 的 设 计 效 率 都 很 高，通 常 为 ８０％～８５％，有 时 可 高 达 ９０％，但 火 电 厂 长 期 处 于 变 负 荷 调 峰 状 态 ，且 风 机 的 选 型 过 大 ，风 机 的 实 际 运 行效率并不高。通 过 风 机 实 时 监 测 系 统，可 即 时 掌 握风机的运行 状 态［１］，对 于 提 高 风 机 能 效 和 优 化 操 作具有重要意义。电厂风机监测系统是基于流量监 测 、压 力 监 测 的 基 础 上 ，应 用 计 算 机 检 测 技 术 和 独 特 的研究成果，对电站 风 机 的 运 行 状 态 进 行 连 续 在 线
测 量 与 处 理 ，根 据 风 机 运 行 状 态 和 各 种 数 据 ，保 障 风 机 的 安 全 运 行 ，并 有 多 种 扩 充 功 能 ，为 测 试 和 数 据 处 理提供方便。
１ 系 统 改 造 的 思 路
通过改变汽动 引 风 机 流 量 的 测 点，增 加 监 视 引 风机运行的画面，可 随 时 观 测 各 风 机 运 行 在 性 能 曲 线上的位置，实 时 呈 现 风 机 风 量、风 压 和 效 率 等 参 数。系统改造后，将 直 观 地 反 映 风 机 效 能 和 风 机 所 处的运行 区 域，为 安 全 运 行 和 节 能 提 供 数 据 支 持。
图 ３ 风 机 的 实 时 效 能
３．２ 历 史 工 况 轨 迹 为方便用户查 询 风 机 历 史 运 行 的 状 况，系 统 还
提供了历史效能轨 迹 重 现 的 功 能，用 户 可 根 据 历 史 的运行状况，提取 有 用 的 运 行 信 息。 监 测 系 统 显 示 的 历 史 工 况 轨 迹 ，如 图 ４ 所 示 。
ρ１＝
１０１ ３１０＋ｐ１ ２８９．２４（２７３．１５＋ｔ１）
（２）
ｋｐ ：— 压 缩 修 正 系 数 。
［ ］ ３．５
ｋｐ＝
（１＋１０１ ３ｐ１０Ｆ ＋ｐ１）０．２８５ ７ －１ ｐＦ
（１０１ ３１０＋ｐ１）
（３）
２．２．３ 计 算 引 风 机 的 输 出 功 率
计 算 引 风 机 的 输 出 功 率 （全 压 功 率 ）。
通过不断积累和挖 掘 运 行 数 据，监 测 系 统 可 自 动 地 寻找风机的最佳运 行 区 间，为 运 行 优 化 和 风 机 改 造 提供数据基 础 。 ［２］ 系 统 的 在 线 监 测，包 括 风 机 入 口 静 压 、风 速 、流 量 ，根 据 风 机 的 性 能 曲 线 ，计 算 风 机 的 效能，根据需要，提 供 扩 充 监 测 风 机 的 环 境 参 数、振 动强度等性能参数。
李 卫 东１，孙 伟 鹏２，江 永２
（１ 华能国际电力股份有限公司，北京 １０００３１；２．华能海门电厂，广东 汕头 ５１５１３２）
摘 要：根据支撑向量集和神经网络及回归分析算法相 结 合 的 数 据 挖 掘 理 念 ，对 电 站 风 机 的 运 行 状 态 进 行 在 线 测 量和数据处理。利用风机性能曲线，实时显示风机运行 在 性 能 曲 线 上 的 位 置，避 免 因 风 机 自 身 抢 风 而 造 成 风 机 失 速现象。根据风机实时效率及功率大小，调整风机 的 出 力，并 适 度 匹 配 汽 动 引 风 机 的 转 速。 精 细 调 整 风 机 变 导 叶 的 角 度 ，确 保 风 机 运 转 于 高 效 区 ，降 低 了 机 组 煤 耗 。 关 键 词 ：汽 动 ；引 风 机 ；效 能 ；数 据 ；动 态 ；监 视 ；系 统 ；应 用 中 图 分 类 号 ：ＴＫ２８４．８ 文 献 标 识 码 ：Ａ
wk.baidu.com
Ｐｅ
＝ｑｖ
×ｐＦ ×ｋｐ １０００
（４）
ｑｖ —风机入口处的体积流量，ｍ３／ｓ。
２．２．４ 计 算 驱 动 引 风 机 的 汽 机 输 出 功 率
Ｐｑ ＝ｆ（ｒ，φ）
（５）
式 （５）中 ：ｒ— 汽 机 的 转 速 ，ｒ／ｍｉｎ；
φ —引风机的静叶开度，％。 根据汽机转速 和 引 风 机 静 叶 的 开 度，采 用 与 试
４ 结 语
根据测点数据，可 实 时 在 线 显 示 风 机 的 运 行 参 数。通过监测当前 风 机 的 运 行 状 态，以 及 所 处 能 效 曲 线 上 的 位 置 ，有 效 地 防 止 了 风 机 失 （下 转 第 ４４ 页 ）
２ 技 术 方 案
２．１ 技 术 实 施 流 程 以风机效能的 在 线 监 测 为 核 心 功 能，增 加 了 功
能模块，安装了风 机 效 能 软 件。 加 装 了 引 风 机 流 量 测 点 ，测 点 由 信 号 测 量 装 置 和 传 感 （变 送 ）器 、信 号 采 集及转换模块、通 讯 模 块 等 组 成。 风 机 效 能 软 件 可 对 风 机 效 能 进 行 在 线 计 算 ，并 在 屏 幕 上 显 示 ，还 具 有 风机最优性能数据 挖 掘、风 机 运 行 状 态 监 视 等 功 能 模 块 ［３］。 监 测 系 统 的 技 术 实 施 流 程 ，如 图 １ 所 示 。
和 ｐ１— 测 得 的 风 机 进 、出 口 压 力 ，Ｐａ；
ρ１— 风 机 进 口 空 气 密 度 ；计 算 式 为 ：
图 ２ 软 件 平 台 的 结 构
３．１ 在 线 运 行 效 能 点 的 标 记 软件系统能实时显示风机运行时的相关参数，
可按风机厂家提供 的 性 能 曲 线，计 算 所 需 的 流 量 和 压力值，由此可得出当前工况下的风机效率［４］，实 时 显 示 在 用 户 终 端 上 图 形 ，如 图 ３ 所 示 。
收 稿 日 期 ：２０１７－０１－１１ 作 者 简 介 ：李 卫 东 （１９６８－），男 ，工 学 博 士 ，高 级 工 程 师 ，毕 业 于 清 华 大 学 ，从 事 动 力 工 程 多 相 流 动 及 传 热 方 面 的 研 究 。
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基于数据挖掘的汽动引风机效能动态监测系统的应用
电 站 辅 机 总 第 １４１ 期 （２０１７ Ｎｏ．２）
图 ４ 历 史 工 况 轨 迹
３．３ 风 机 的 在 线 试 验 监测系统 可 在 线 记 录 风 机 运 行 数 据 和 状 态 数
据 ，并 据 此 进 行 性 能 计 算 。 监 测 系 统 的 显 示 界 面 ，如 图５所示。
图 ５ 在 线 监 测 风 机 的 运 行 数 据 ３８
图 ７ 风 机 状 态 的 评 估 图
动 寻 找 汽 动 引 风 机 最 优 性 能 曲 线 ，如 图 ６ 所 示 ，并 将 最优运行曲线叠加在当前运行风机的效能曲线上， 可实时发现当前运行工况点与历史最优工况点的差 距。同时，系统将给 出 历 史 最 优 工 况 点 时 的 风 机 转 速、静叶开度 等 参 数［５］，即 可 按 最 佳 运 行 曲 线 数 据， 调整风机的运行状态。
２．２ 计 算 汽 动 引 风 机 性 能 的 方 法 ２．２．１ 引 风 机 流 量
引风机的流量ｑ，由在 线 流 量 的 测 点 获 得，直 接 通过数据接口，在 ＳＩＳ系统中读取。 ２．２．２ 引 风 机 比 压 能 计 算 公 式
引风机的比压能计算公式为：
Ｙ ＝ ｋｐｐＦ ρ１
（１）
式（１）中：ｐＦ —引 风 机 的 压 升，ｐＦ ＝ｐ２ －ｐ１，Ｐａ；ｐ２
软件平台是系 统 集 成 的 体 现，包 括 了 实 时 效 能 监视和状 态 监 视 的 应 用 模 块。 监 测 系 统 的 总 体 结 构 ，如 图 ２ 所 示 。
图 １ 技 术 实 施 流 程
在技术实施流 程 中，由 行 业 风 机 专 家 和 电 厂 运
行专家提供优化知 识 和 规 则，建 立 了 风 机 运 行 优 化 知识库和风机状态 诊 断 知 识 库，并 集 成 到 监 测 系 统 中 ，构 成 在 线 监 测 系 统 的 基 础 。
图 ６ 风 机 最 优 性 能 曲 线 挖 掘
３．５ 引 风 机 运 行 状 态 的 评 估 根据监测得到的引风机运行参数和振动数据，
实时对引风机运行状态进行评估。在监测系统中的 评 估 界 面 ，如 图 ７ 所 示 。 该 界 面 中 的 风 险 评 估 图 ，给 出了风机的整体风险评价和检修策略。
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ｓｔｅａｍ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｒａｆｔ Ｆａｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄａｔａ Ｍｉｎｉｎｇ
ＬＩ Ｗｅｉ－ｄｏｎｇ１，ＳＵＮ Ｗｅｉ－ｐｅｎｇ２，ＪＩＡＮＧ Ｙｏｎｇ２ （１．Ｈｕａｎｅｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，ＩＮＣ．，Ｘｉｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３１，Ｃｈｉｎａ；