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基于信息融合与智能诊断的锅炉汽包水位保护系统

李平  
【摘要】: 在火电厂中,锅炉汽包水位是锅炉安全运行的一个重要参数,同时也是一个难以精确测量的热工参数。影响锅炉汽包水位的因素有很多,而水位波动一般要求不超过±30mm~±50mm的范围,超过规定范围,轻者造成机组非计划停运,严重时可造成汽轮机和锅炉的严重损坏。水位保护的功能是,在锅炉缺水时能及时保护,避免“干锅”和烧坏水冷壁管;当出现满水时能自动打开放水阀,必要时也采取紧急停炉,以避免事故发生或防止事故扩大。 目前,因锅炉汽包水位保护系统不可靠引起的事故屡有发生,造成较大的安全隐患和经济损失。本课题就是针对目前锅炉汽包水位保护系统的水位测量、保护逻辑、保护动作存在的不足之处进行研究改进,把多测孔技术、信息融合技术和智能故障诊断技术应用到水位保护中,旨在提高水位测量的准确性和保护的可靠性。 本文的主要研究工作如下: 1、研究了传统的锅炉汽包水位测量系统存在的问题,分析了各种测量方法的优缺点。 2、为了提高测量精度,采用较新的“多测孔技术”增加取样点,多采样,减小单一测量带来的误差和不确定性,并采用差分技术判别数据的有效性。 3、阐述了多传感器信息融合技术的概率统计方法和人工智能方法,并根据锅炉水位的特点分析其适用性。 4、采用信息融合技术——平均加权和卡尔曼滤波对多水位信息进行处理。由多测孔技术实现了多个水位计测量水位,将多个水位信息经过差分技术去除坏值,并采用平均加权和卡尔曼滤波进行多个传感器的信息融合,得到的水位值减少了安装误差和外界扰动等误差影响因素,仿真证明能取到较好的滤波效果,更接近于真实水位。 5、采用智能诊断技术——模糊神经网络对经卡尔曼滤波器的水位值进行保护动作的判定。首先将水位信息进行模糊化,而后将模糊后的水位值对构建的三层BP神经网络进行训练,得到高限水位报警系统。再将训练过的神经网络用于锅炉汽包水位的保护,测试仿真证明,基于智能诊断技术的保护系统的可靠性大大提高。 6、基于电站仿真机平台,在工业监控组态软件Force Control V6.0平台上初步编程实现锅炉汽包水位智能监测与保护系统,证明了基于信息融合与智能诊断的锅炉汽包水位保护系统在一定程度上提高了水位测量的准确性和水位保护系统的可靠性。


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