锅炉运行状态的可拓模型研究

鲍永生

安徽省特种设备检测院 安徽 合肥 230051

引言

随着中国经济的发展，企业对电能的需求越来越多，同时火力发电在中国电能结构中占有的比例也逐渐扩大。电站锅炉[1]作为火力发电站的基础设备，其稳定安全的运行对于稳定提供电能具有重要的作用。可拓学理论[2]可以同智能化分析契合，以期解决智能化分析锅炉运行的评价与决策等方面问题。

锅炉稳定运行是一个过程控制结果的问题，即锅炉自身条件直接影响锅炉运行稳定的问题。在可拓学理论中，通过对锅炉状态的评价，从智能库中何获得运行过程的特征量控制。

锅炉状态控制的可拓模型

锅炉状态指满足安全稳定运行品质，可通过品质特性及其值来描述，如锅炉本体状态、锅炉辅机状态等；过程效能是过程能保证锅炉品质满足运行需求的程度，是过程特征检测评价结果符合特征指标要求的效果。

可拓模型反映了锅炉状态与运行条件之间的关系。锅炉安全稳定运行是一系列过程，过程通过操控，并对过程参数进行检测评价，其符合要求的程度，反映了过程状态。对重要的过程特征参数需要进行监控，对无法满足锅炉安全稳定运行的过程则需要改进甚至重组，这样才能保证锅炉品质。

锅炉品质问题的映射模型

通过对式(1)～(3)进行分析，得出有关映射的以下结论:(A)可拓熵S(T)与可拓分散度ASD强烈相关，ASD越大则可拓熵S(T)越大；(B)当品质特性标志值f呈等概率分布时，则可拓分散度ASD最大，可拓熵S(T)最大，锅炉品质问题也最为严重；(C)品质特性指标标志值对可拓熵S(T)贡献最大者为最关键品质特性指标；(D)映射的目标是尽可能使可拓熵趋于无穷小，即锅炉品质趋于满足安全稳定要求。

设满意品质的波动范围为X0=[a，b]，锅炉的品质的波动范围为X=[c，d]，且X0⊂X，则对于任意品质特性参数x与X0，X的位置值为

(1)当k(u)k(Tu)＜0时，称T为质变变换。

质变变换分为两种情形:(A)k(u)＞0、k(Tu)＜0，表示过程效能由满足要求转化为不满足要求，过程效能质变，不利于锅炉品质；(B)k(u)＜0、k(Tu)＞0，表示过程效能由不满足要求转化为满足要求，过程效能质变，有利于锅炉品质。

(2)当k(u)k(Tu)＞0时，称T为量变变换。

量变变换也分为两种情形:(A)k(u)＞0、k(Tu)＞0，表示过程效能相对稳定，过程特性波动处于正常范围，不会对锅炉品质产生大的影响；(B)k(u)＜0、k(Tu)＜0，表示过程效能相对稳定，过程特性波动仍处于不正常范围，锅炉品质不能得到改善。

从上面的映射定义及锅炉品质与状态效能映射可知，锅炉品质某一指标是由n个过程参数p1，p2，…，pn综合引起的，必然存在QDi=Fi(P)=f(p1，p2，...，pn) (6)

式中，Fi为针对锅炉品质某一指标Di的关联函数；f为锅炉品质与状态特征的映射函数。

映射的优度分析就是分析过程效能特性参数对锅炉品质的影响，找出最优化的控制过程参数解决方法。优度分析包括设定评估优劣的条件、计算满意度、规范满意度和计算优度。

对于品质物元，设品质评估优劣条件为M、品质满意要求的值域为X0、不符合要求但可转换为符合要求的值域为X、锅炉品质或过程效能的实际值域为U，则以X0为值域、X为可拓域的可拓集合描述了U上任一个值u符合要求的程度，称其关联函数k(x)为u关于评估条件M的满意度。满意度的计算可参照式(8)进行。

设品质问题的解S关于评估条件的满意度为k(S)，则

称K(S)为解S关于M的规范满意度。

称C(S)为该问题解S的优度。

由于过程参数对锅炉品质的贡献度不同，因此需要对各过程参数对锅炉状态的贡献度进行比较和排序，其关联度最大的值则为品质控制关键过程参数，即

其中，Ci(QD)为过程效能的最大关联度，即关键过程参数pi所对应的关联度。

结语

锅炉品质与过程控制效能的映射模型可拓分析方法重点关注过程控制效能对锅炉状态的影响问题，可有效地解决锅炉品质无法满足安全状态需求或期望的矛盾以及为解决矛盾而要采取哪些措施或技术创新的问题。通过其数理逆问题模型的解析，可分析出锅炉品质特性指标与过程控制特征参数的映射关系及其理想区间，可形式化地量化描述锅炉品质或过程控制效能的量变和质变；将信息熵引入逆问题的参数识辨中，还能够有效地描述不同测量区域对参数识辨的贡献度。为智能化解决锅炉运行问题提供给指导。