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煤粉锅炉炉内温度场智能监测与诊断系统的研究

作　者: 欧育辉
导　师: 周乃君
学　校: 中南大学
专　业: 工程热物理
关键词: 煤粉锅炉 温度场 监测与诊断 自适应模糊神经网络 数值仿真 人工智能
分类号: TK223.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


随着社会对能源需求的增长和科学技术的不断进步,各种大容量、高参数的煤粉锅炉越来越多的应用到工业和生活中。自动、连续、实时、准确地监测锅炉燃烧系统运行状态,并对异常运行状况进行及时诊断,找出其根源,给出正确的操作指导建议,对提高锅炉运行的经济性、安全性具有重要的意义。 本文深入研究了锅炉炉内温度场的分布状况,在实测工况基础上确定一个基准工况和一个炉内特征截面,采用SPSS11.5统计软件对基准工况进行正交试验设计,获得多组燃烧工况的参数。然后应用商业软件CFX4.3对所有燃烧工况进行数值仿真,获得特征截面上的温度分布数据,继而在燃烧系统输入参数与特征截面温度分布数据之间建立一个基于集成自适应模糊神经网络的炉内二维温度场动态显示模型,用数值仿真结果作为样本对该网络进行训练和检测。其结果表明该模型能够以较高的精度动态显示炉膛内部特征截面上的温度分布状况,可以满足故障诊断系统的实时性和准确性的要求。最后,在炉内二维温度场动态显示模型基础之上,开发了一个煤粉锅炉炉内温度场智能监测与诊断系统,该系统能够对各个风粉参数进行在线监测与诊断,动态显示炉内特征截面的温度分布状况以及对燃烧切圆偏斜的具体位置做出准确判断。 本文的研究工作对于探讨利用现代人工智能技术和数值模拟仿真技术来提升大型设备的监测和控制水平具有良好的借鉴意义,其成果不仅具有一定的理论价值,同时为其实际应用打下了良好的技术基础。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第1章 绪论  7-10
  1．1 研究背景  7-8
  1．2 煤粉锅炉温度场智能监测诊断系统研究的意义  8
  1．3 研究方法与内容  8-10
第2章 文献评述  10-22
  2．1 基于传热理论的半经验模型  10-11
    2．1．1 零维模型  10
    2．1．2 一维模型  10-11
  2．2 实测法重构温度场  11-15
    2．2．1 利用火焰图像处理技术重构炉内温度场  11-13
    2．2．2 利用声学原理重构炉内温度场  13-15
  2．3 应用数值模拟法重构温度场  15-18
  2．4 人工智能技术在锅炉研究中的应用  18-21
    2．4．1 利用人工智能技术建立炉况监测与诊断系统  19
    2．4．2 利用神经网络对NOx的排放量进行预报  19-20
    2．4．3 重构温度场的算法实现  20-21
  2．5 小结  21-22
第3章 炉内燃烧工况的设计与数值仿真  22-38
  3．1 研究对象简介  22-25
  3．2 炉内燃烧工况的数值仿真方法与仿真结果  25-35
    3．2．1 炉内气粒两相湍流燃烧模型  25-28
    3．2．2 计算区域网格划分与算法  28-29
    3．2．3 工况参数  29-30
    3．2．4 三类工况的仿真结果  30-35
  3．3 炉内燃烧工况的正交试验设计  35-37
    3．3．1 正交试验设计原理  35
    3．3．2 炉内燃烧工况的正交试验设计方法  35-36
    3．3．3 炉内燃烧正交试验设计工况  36-37
  3．4 小结  37-38
第4章 炉内二维温度场动态显示模型研究  38-56
  4．1 自适应模糊神经网络基础  38-43
    4．1．1 模糊隶属函数  38-39
    4．1．2 模糊规则与模糊推理  39-41
    4．1．3 神经网络特点及其发展  41-43
  4．2 炉内二维温度场动态显示模型的构建  43-46
    4．2．1 单点温度计算模型  43-45
    4．2．2 炉内二维温度场动态显示模型  45-46
  4．3 IAFNN的训练  46-48
    4．3．1 AFNN训练过程中的问题  46-47
    4．3．2 AFNN与IAFNN的训练  47-48
  4．4 炉内二维温度场动态显示模型的验证  48-55
    4．4．1 模型验证  48-53
    4．4．2 验证结果分析  53-54
    4．4．3 与其他二维温度场动态显示模型的比较  54-55
  4．5 小结  55-56
第5章 炉内温度场智能监测与诊断系统的实现  56-72
  5．1 风粉参数在线监测与诊断  56-61
    5．1．1 风粉参数检测  56-58
    5．1．2 风粉参数故障知识库的构建  58-61
  5．2 炉内温度场在线监测与诊断  61-65
    5．2．1 区域温度监测  61-62
    5．2．2 温度最高点与最低点监测  62
    5．2．3 燃烧切圆位置偏斜诊断  62-65
  5．3 系统实现  65-70
    5．3．1 系统推理机制及其结构体系  65-67
    5．3．2 系统组成模块及其功能  67-70
  5．4 小结  70-72
第6章 结论  72-73
参考文献  73-79
附录一 燃烧工况正交试验设计表  79-88
附录二 各个子网络的训练误差  88-101
攻读学位期间发表的学术论文、著作  101-102
致谢  102

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽锅炉 > 锅炉构造 > 锅炉的自动调节及控制装置
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