基于多变量统计技术故障诊断方法的研究.pdf

维普资讯 2007年第8期 东北电力技术 7 ^ ^ ^ 研 究 ^ 基于多变量统计技术故障诊断 ^ ^ ^ ^ 与 ^ 方法的研究 ^ ^ ^ ^ 应 用 ^ -t StudyonFaultDiagnosisMethodologyBasedonMulti—Variable StatisticalTechnoloyg 揭其 良，牟长信 (东北电力科学研究院有限公司，辽宁 沈阳 110006) 摘要：为了更好地监视锅炉机组的重要运行参数，研究了基于主元分析方法的火电厂生产过程故障诊断。以火电厂的汽温 控制系统为例阐述了该方法的检测诊断过程，仿真结果表明了该方法的有效性 ；同时也说明基于多变量统计技术的故障诊 断方法可以有效地监控单元制机组的生产过程，对电厂的安全与经济运行有着重大意义。 关键词：火电厂；故障诊断；多变量统计技术 [中图分类号]TM621；TK323 [文献标识码]B [文章编号]1004—7913(2007)08—0007—03 单元制机组是炉一机一电串联构成不可分割的 诊断。结合火电厂生产过程的特征，机组负荷随外 整体，其中任何环节运行状态的变化都会引起其他 界需求进行大范围变动，许多控制过程变量也会发 环节运行状态的改变，因此炉一机～电的运行与调 生变化和波动，利用主元分析法 (PCA)，在保数 整是相互联系的。锅炉机组的运行状态决定着整个 据信息丢失最少的情况下，对高维变量空间进行降 电厂运行的安全性和经济性，为此，必须认真监视 维处理，将很多相关的过程变量压缩为少数独立的 重要的运行参数，必要时对 自动调节装置的工作进 变量，可从少数几个独立变量的变化中找出引起过 行及时调整。由于汽轮发电机组的运行状态随着外 程变量变化的真正原因。该方法是基于多元统计过 界负荷的改变而变化，因而锅炉机组也必然随汽轮 程控制的故障诊断技术的核心。 发电机的状态变化相应地进行一系列的调整，使供 1 多变量统计技术 给锅炉机组的燃料量、空气量、给水量等与外界负 荷变化相适应；否则 ，锅炉运行参数将难于保证在 在实施多变量统计分析时，需要建立一个反映 规定的范围内，影响电厂的安全与经济运行，甚至 过程正常运行的主元模型。将反映过程正常运行的 危及设备和人身安全。即使外界负荷较稳定时，锅 历史数据收集起来，对这些数据进行主元分析，建 炉内部因素的改变，也将引起锅炉运行参数的变 立主元模型。在进行主元分析时，需要先将数据进 化。锅炉机组的运行实际上也是处在不断变化的调 行标准化，将每个变量减去均值后除以它的标准 整之中，稳定只是维持在一定范围内的相对值。考 差。假设 ∈ ～为收集的过程正常运行数据， 虑到锅炉机组运行的安全性和经济性，必须随时监 先将 做如下标准化： 视其运行情况，及时、正确地进行诊断调整。 ： [X一 (11… 1)rM] 在绝大多数工业过程控制中，获取过程对象的 (1) 精确数学模型非常困难，使基于解析模型和过程知 式中M ：