模糊综合评判电站锅炉的性能诊断

李平

（大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂河北张家口075133）

【摘要】针对当前锅炉性能诊断存在的不足，论文提出利用二级模糊综合评判方法从锅炉的安全性、经济性和三方面综合考虑，挖掘锅炉各方面性能的参数，将模糊数学原理和实际相结合，建立各性能参数的隶属函数，最终不仅锅炉的综合性能进行评判，而且对锅炉的安全性、经济性和环保性都做出合理评判，使运行人员对锅炉的性能有全面的了解，对实时评判锅炉运行性能，诊断出运行中潜在的问题有很好的指导意义。

【关键词】锅炉性能诊断模糊综合评判安全性经济性环保性

1引言

电站锅炉系统是整个发电机组的重要组成部分，锅炉系统运行性能的好坏，直接影响整个机组的安全经济运行。实时评判锅炉运行性能，诊断出运行中潜在的问题对合理调整锅炉运行参数、优化锅炉性能及防止事故发生都有很重要的意义。目前，对于电站锅炉的性能诊断还停留在通过观察一些监控参数的波动情况以及用仪器测量计算一些技术监督指标来了解锅炉的运行情况，这种方法费时费力且存在着判断不及时或者造成误判的可能，具有很大的局限性。因此，对于发电企业，拥有一套好的锅炉性能诊断评判准则和评判机制可以有效地对锅炉的运行状态进行定量和定性相结合的分析，从而得到一个准确的状态评估结果，也可以从不同角度考察比较机组间或电厂间运行情况，促进电力企业间的技术交流以及强化运行管理人员节能降耗和优化生产的意识。

1965年美国控制论专家Zadeh教授在《InformationandControl》杂志上发表了一篇开创性论文“FuzzySets”,由此诞生了模糊集合的概念。近年来，随着模糊数学的迅速发展，以模糊数学为基础的模糊综合评判方法也得到广泛的应用。文献[2]从检修角度，应用模糊评判对机组寿命进行评估;文献[5]将模糊评判方法用于对电站锅炉结渣倾向性进行评判。本章将模糊综合评判方法引入到电站锅炉性能诊断的综合评判，从锅炉运行的安全性、经济性和环保性三方面综合考虑，挖掘影响锅炉性能的参数进行综合评判，最终建立一套客观且全面的锅炉性能评估模型。

2电站锅炉性能的模糊综合评判方法

电站锅炉是一个复杂的系统，它大部分时间是在变负荷、变工况条件下运行，运行条件复杂多样，影响其运行性能的因素众多，燃烧过程中机组的某些指标是互相制约互相影响的。由于对锅炉性能的评价存在许多不确定因素，用经典数学很难评价，于是考虑采用模糊综合评判方法。模糊综合评判是一种应用模糊集合论对受多个因素影响的事物或现象进行综合评价的方法。由于它突破了精确逻辑和语言的限制，强调事物影响因素的模糊性，所以能更为真实、客观地描述电站锅炉的综合性能。

模糊综合评判的基本方法是综合考虑影响评价对象的各个因素，将因素统一量化，根据各因素对被评对象的影响程度不同来分配权重，建立符合实际情况的隶属函数，最终对被评价对象做出合理的综合评价。具体步骤如下：

2.1因素集和评语集的选择

因素集为影响评价对象的各个因素。锅炉的性能主要包括安全性、经济性和环保性三方面，根据电厂日常关注的参数指标，过热汽温、再热汽温超温对锅炉安全运行十分不利；锅炉效率、排烟温度、制粉单耗影响锅炉运行的经济性；排放又是火电厂在环保方面的重要考虑对象。经综合考虑，将主蒸汽温度、再热汽温、锅炉效率、排烟温度、制粉单耗、排放视为锅炉运行性能的表征参数。为了准确了解锅炉各方面性能，考虑将元素集分成主元素和子元素集，采用二级模糊综合评判，元素集具体分类情况见图1，这些性能参数都具有很强的代表性，可适用于所有电厂进行性能诊断。

评语集为评判因素对评判对象做出的所有可能的评判结果。结合我国电站锅炉实际运行特点并参考专家意见，将锅炉性能分为“优”、“良”、“中”、“差”四种情况，故评语集V={优，良，差}。

2.2权重集的确定

由于各因素对评判对象的影响程度不同,为了反映各因素的重要程度,对各个因素赋予相应权数,由各权数所组成的集合即为权重集。观察上述元素集不难发现，除排放外，其他元素都对供电煤耗有影响，所以可利用各元素对供电煤耗的影响程度确定其权重，排放根据各电厂具体要求来定权重。

2.3隶属函数的建立

建立隶属函数，即建立一个由因素集到评语集的模糊映射，并由该模糊映射求出评判矩阵。评判矩阵由隶属度组成，因此确定每一个因素的隶属函数，为工作重点之一，也是难点之一。采用不同的隶属函数最终的评定结果可能差别很大。

隶属函数的选择一般有三种，若元素越大，评判对象的性能越好，则其隶属度函数应是随元素数值增大而增大，称为偏大型隶属函数；若元素越大，评判对象的性能越差，则其隶属函数应是随元素增大而减小，称为偏小型隶属函数；至于元素太大或太小，评判对象的性能都变差者，其隶属函数称为中间型隶属函数。

2.4模糊综合评价

模糊综合评判可表示为：。

根据运算符号“”的定义不同，模糊评判有不同模型。常见模糊综合评判的类型包括：主因素决定型、主因素突出型、加权平均型、取小上界和型、均衡平均型等。各评判模型都有各自的适用范围，根据不同的评判对象来选择评判模型。向量B是综合评判结果，最大元素为最优解。

3模型的应用

以某电厂1号炉一运行工况为例，相关运行性能参数见图3：

为准确了解锅炉的各方面性能，采用二级模糊综合评判，具体步骤为:

(1)因素集和评语集已确定；

(2)根据锅炉实际情况，设置主因素集U=(安全性，经济性，环保性)的权重A=(0.05,0.75,0.2)。

由于子因素集U1=(过热汽温，再热汽温)中两元素对供电煤耗的都有影响，根据影响程度不同设置子因素集U1的权重A1=(0.56,0.44)；同样方法得到子因素集U2={锅炉效率，排烟温度，制粉单耗}的权重A2=(0.8960.0450.034)；排放权重A3=0.2。

(3)确定隶属函数

隶属度函数区间的确定很大程度上要依据运行规程的设计参数，以过热汽温和再热汽温度为例，不同负荷下其设计参数是不同的。塔山电厂的过、再热汽温度的设计值见表1：

按最大隶属度原则，锅炉在该工况下运行综合性能为“良”，与传统锅炉性能诊断方法所得结果一致，另外，从一级综合评判结果可以看出锅炉在该工况下安全性为“优”，经济性为“良”，环保性为“差”。

4结论

首先，本文将模糊综合评价引入到电站锅炉的性能诊断，用模糊子集描述影响锅炉运行好坏的各因素，以权重来评价各因素影响作用的大小，以各因素加权隶属度之和最大作为评判过程的最优准则，避免了各因素之间不可比性给评判决策造成的困难，使综合评判的结果正确反映了客观实际，有一定的现实意义及优越性；其次，论文采用二级模糊综合评判的方法，不仅对锅炉综合性能进行评判，同时对锅炉的安全性、经济性和环保性做出合理评判，使运行人员对锅炉的性能有全面的了解；最终，通过实例证明所建模型的实用性和可靠性。

参考文献

1.汪培庄.模糊集合论及其应用.上海科学技术出版社,1983

2.王士同.神经模糊系统及其应用.北京:北京航空航天大学出版社,1998.2

3.杨纶标,高英仪.模糊数学原理及应用.广州:华南理工大学出版社,2001.3

4.李阳旭.基于模糊神经网络的综合评判方法研究.西南师范大学硕士学位论文.2005.4

5.王石青，邱林,王志良，韩小军.确定隶属函数的统计分析法.华北水利水电学报.2002.23（1）:68~71