一種自動(dòng)檢測(cè)發(fā)電機(jī)組高低壓加熱器水位報(bào)警根源的方法

(遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 112700)

1 引 言

1.1 研究背景

熱力發(fā)電廠為了提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，一般采用給水回?zé)嵯到y(tǒng)，即利用汽輪機(jī)抽汽在回?zé)峒訜崞髦袑?duì)鍋爐給水進(jìn)行加熱，這種方法不僅可以提高進(jìn)入鍋爐的給水的溫度，還能給減少進(jìn)入凝汽器的排汽，降低冷源損失[1-2]。對(duì)于表面式換熱的回?zé)峒訜崞?，水位過(guò)高會(huì)淹沒凝結(jié)水管束，減少有效傳熱面積，降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。水位過(guò)低或者無(wú)水位會(huì)使得部分蒸汽進(jìn)入到下一級(jí)加熱器中，排擠低壓抽汽，降低了蒸汽的品質(zhì)，從而降低熱經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，如果疏水段中水中帶汽會(huì)引起管子振動(dòng)和疲勞，會(huì)加重管道的磨損[2-5]。因此，在電廠運(yùn)行中監(jiān)控回?zé)峒訜崞魉粚?duì)于安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行十分必要。

工業(yè)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)于保障發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)安全、穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，具有重要意義[6]。當(dāng)回?zé)峒訜崞鞯乃话l(fā)生報(bào)警，運(yùn)行人員需要立即判斷報(bào)警根源，并且采取相應(yīng)的措施解除報(bào)警，但是由于產(chǎn)生報(bào)警的原因多，運(yùn)行人員需要逐一核查，難以在短時(shí)間內(nèi)快速判斷出報(bào)警根源。因此，對(duì)回?zé)峒訜崞魉话l(fā)生的報(bào)警進(jìn)行根源分析和統(tǒng)計(jì)，獲取引起加熱器水位報(bào)警的最主要因素，有助于操作人員針對(duì)性地對(duì)報(bào)警頻發(fā)的加熱器進(jìn)行檢修和改造，并且在該機(jī)組下一次發(fā)生加熱器水位報(bào)警時(shí)快速地進(jìn)行報(bào)警根源判斷，縮短報(bào)警持續(xù)時(shí)間，維護(hù)機(jī)組安全，降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)損失。

1.2 研究現(xiàn)狀

發(fā)電機(jī)組高、低加熱器水位的研究結(jié)果大多集中于對(duì)加熱器疏水系統(tǒng)出現(xiàn)故障的改進(jìn)和優(yōu)化。文獻(xiàn)[3]應(yīng)用等效焓降法闡述了加熱器低水位運(yùn)行的危害和原因，提出了多種改進(jìn)措施，防止加熱器低水位運(yùn)行。文獻(xiàn)[4]針對(duì)高、低壓加熱器中存在的疏水閥門卡澀、泄漏、磨損引起的自動(dòng)控制系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象，闡述了如何在工程實(shí)際中安裝一種汽液兩相流水位自調(diào)裝置來(lái)維護(hù)水位的穩(wěn)定。文獻(xiàn)[2]針對(duì)加熱器滿水位或無(wú)水位運(yùn)行及加熱器水位波動(dòng)大等問(wèn)題，詳細(xì)說(shuō)明了汽液兩相流自調(diào)節(jié)水位控制裝置的工作原理和優(yōu)勢(shì)。文獻(xiàn)[7]根據(jù)加熱器存在的加熱器管束泄漏、疏水不暢、低水位運(yùn)行等不足，提出了如何選擇合理的疏水裝置和優(yōu)化管道布置。文獻(xiàn)[9]根據(jù)加熱器各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響分析，提出了高、低壓加熱器水位調(diào)整的試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)方法、熱控定值修改等技術(shù)措施和建議。文獻(xiàn)[9]分析了加熱器管泄漏的原因，針對(duì)不同的泄漏原因找到了各自的解決辦法。文獻(xiàn)[10]分析了電動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥造成的熱經(jīng)濟(jì)性損失，并提出了一種改進(jìn)高、低壓加熱器疏水調(diào)節(jié)器的方法。然而，現(xiàn)有的研究結(jié)果缺乏對(duì)回?zé)峒訜崞魉粓?bào)警根源的及時(shí)檢測(cè)，當(dāng)報(bào)警頻發(fā)時(shí)，并不能指導(dǎo)操作人員快速地定位報(bào)警根源并且消除報(bào)警。

1.3 研究?jī)?nèi)容

文中采用國(guó)內(nèi)某大型燃煤發(fā)電廠的300 MW發(fā)電機(jī)組在2015年全年的運(yùn)行數(shù)據(jù)，總結(jié)了影響高低壓加熱器水位的多個(gè)因素，并提出了一種自動(dòng)檢測(cè)回?zé)峒訜崞魉粓?bào)警根源的方法，該方法通過(guò)獲取水位報(bào)警之前的異常過(guò)程段，分析在該過(guò)程段中，各個(gè)影響因素與水位之間的趨勢(shì)關(guān)系，自動(dòng)判斷引起報(bào)警的因素。該方法有助于運(yùn)行人員在加熱器水位發(fā)生報(bào)警之后快速獲取報(bào)警根源，從而采取相應(yīng)的調(diào)整動(dòng)作，及時(shí)地解除報(bào)警，減少機(jī)組經(jīng)濟(jì)損失，維護(hù)機(jī)組安全運(yùn)行。

文中詳細(xì)介紹影響回?zé)峒訜崞魉坏母鱾€(gè)因素，并提取水位發(fā)生報(bào)警之后進(jìn)行根源檢測(cè)所需的數(shù)據(jù)段；根據(jù)各個(gè)影響因素與水位在當(dāng)前數(shù)據(jù)段中的趨勢(shì)獲取報(bào)警根源；通過(guò)三個(gè)工業(yè)實(shí)例驗(yàn)證了自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警根源的方法。

2 自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警根源的方法

當(dāng)回?zé)峒訜崞魉话l(fā)生報(bào)警時(shí)，意味著水位由原本的正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓顟B(tài)，無(wú)論是何種原因引起的高報(bào)警或者低報(bào)警，水位在發(fā)生報(bào)警之前一定會(huì)有一段上升或者下降的過(guò)程，直到觸發(fā)了報(bào)警線。因此，有必要獲取這段上升或者下降的異常過(guò)程段的長(zhǎng)度，從而可以根據(jù)水位與各個(gè)影響因素在該異常數(shù)據(jù)段的趨勢(shì)關(guān)系獲取報(bào)警根源。

2.1 影響加熱器水位的因素

燃煤發(fā)電機(jī)組的高壓加熱器和低壓加熱器系統(tǒng)圖如圖1所示。各高、低壓加熱器均為表面式加熱器，設(shè)有疏水冷卻段，高壓加熱器設(shè)有過(guò)熱蒸汽冷卻段，各加熱器疏水方式為逐級(jí)自流。從圖中可以看出，影響回?zé)峒訜崞魉坏囊蛩刂饕韵聨讉€(gè)：

圖1 某300 MW發(fā)電機(jī)組的高、低壓加熱器系統(tǒng)圖

(1)進(jìn)汽壓力：進(jìn)汽壓力增加，水位增加，但同時(shí)壓差增加，疏水暢通，水位降低，反之亦然。因此，進(jìn)汽壓力和壓差變化更顯著的因素將對(duì)水位產(chǎn)生更大的影響。

(2)疏水閥門的指令與動(dòng)作：當(dāng)水位上升時(shí)，正常疏水調(diào)節(jié)閥及時(shí)發(fā)出上升指令，閥門跟隨指令增加開度，反之亦然。

(3)上級(jí)疏水流量：當(dāng)上級(jí)加熱器的正常疏水閥門開度增加時(shí)，本級(jí)加熱器水位升高，反之亦然。

(4)疏水閥門調(diào)節(jié)幅度：當(dāng)加熱器水位變化時(shí)，正常疏水閥門快速且大幅度地變化開度，會(huì)反過(guò)來(lái)引起水位更加劇烈的波動(dòng)。

(5)凝結(jié)水進(jìn)口溫度：加熱器的凝結(jié)水進(jìn)口溫度下降，加熱器水位升高，反之亦然。

(6)其他因素：其他因素如傳感器異常、凝結(jié)水管泄漏，運(yùn)行人員可以通過(guò)異常測(cè)量顯示值和加熱器解列直接判斷報(bào)警根源，而管道堵塞等原因需要運(yùn)行人員觀察現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行判斷。

2.2 相關(guān)系數(shù)及相關(guān)性趨勢(shì)

2.2.1 相關(guān)系數(shù)

當(dāng)兩個(gè)變量之間存在某種依存關(guān)系，但是并沒有嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，統(tǒng)計(jì)上稱之為相關(guān)關(guān)系。按照相關(guān)關(guān)系的程度可以分為完全相關(guān)、不完全相關(guān)和不相關(guān)。當(dāng)兩個(gè)變量之間的依存關(guān)系是一個(gè)變量的變化完全由另一個(gè)變量所確定時(shí)，稱之為完全相關(guān)；當(dāng)兩個(gè)變量之間的依存關(guān)系是相互獨(dú)立，互不影響時(shí)，稱之為不相關(guān)；介于完全相關(guān)和不相關(guān)之間的依存關(guān)系稱為不完全相關(guān)。按照相關(guān)的方向還可以分為正相關(guān)和負(fù)相關(guān)：正相關(guān)是指兩個(gè)變量的變化方向一致，負(fù)相關(guān)是指兩個(gè)變量的變化方向相反。

為了準(zhǔn)確衡量變量之間的相關(guān)程度，常使用皮爾遜相關(guān)系數(shù)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于變量X={x1,x2,…,xn}，Y={y1,y2,…,yn}，n∈N*，相關(guān)系數(shù)的表達(dá)式為[11]：

(1)

2.2.2 劃分?jǐn)?shù)據(jù)段

為了判斷兩個(gè)變量之間的相關(guān)性趨勢(shì)，需要將變量進(jìn)行準(zhǔn)確的分段，使得變量在各個(gè)分段上具有較高程度的線性關(guān)系或者不相關(guān)關(guān)系，從而保證進(jìn)一步的相關(guān)性趨勢(shì)分析符合實(shí)際趨勢(shì)，因此文中提出以相關(guān)數(shù)據(jù)作為劃分?jǐn)?shù)據(jù)段的依據(jù)。

根據(jù)2.2.1節(jié)中提到的相關(guān)程度范圍，文中認(rèn)為在某一個(gè)數(shù)據(jù)段中，當(dāng)變量之間呈顯著相關(guān)或者微弱相關(guān)時(shí)，即|ρXY|>0.5或者|ρXY|<0.3，在該數(shù)據(jù)段上變量之間具有較高程度的線性關(guān)系或者不相關(guān)，可以進(jìn)行后續(xù)的相關(guān)性趨勢(shì)分析。然而對(duì)于含有大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段，當(dāng)變量之間的相關(guān)性極高，如|ρXY|≥0.9，或者相關(guān)性極弱時(shí)，如|ρXY|≤0.1，若繼續(xù)進(jìn)行分段，很可能會(huì)引起過(guò)度分段現(xiàn)象，而若不繼續(xù)劃分，有可能會(huì)使得其中包含的較短的不相關(guān)數(shù)據(jù)段或者強(qiáng)相關(guān)性數(shù)據(jù)段，即隱藏?cái)?shù)據(jù)段，未能被劃分出來(lái)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，文中認(rèn)為，對(duì)于含有大量數(shù)據(jù)且滿足|ρXY|>0.9或者|ρXY|<0.1的數(shù)據(jù)段，如果將其分段之后，它的兩個(gè)子段的相關(guān)性都滿足|ρXY|<0.3或者|ρXY|>0.5時(shí)，表明該數(shù)據(jù)段中有可能存在隱藏?cái)?shù)據(jù)段，因此需要繼續(xù)進(jìn)行劃分；反之，則不需要繼續(xù)劃分。綜上所述，劃分變量X={x1,x2,…,xn}和變量Y={y1,y2,…,yn}數(shù)據(jù)段的步驟如下：

(1)將變量X和變量Y的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，建立分段點(diǎn)的初始集合P={p1,p2}，其中p1=1，p2=n，此時(shí)分段數(shù)為1。

(3)對(duì)于需要繼續(xù)被劃分的數(shù)據(jù)段，定義多元時(shí)間序列T={Xi,Yi}，其中i=1,2,…,n，采用文獻(xiàn)[13]中的多元時(shí)間序列上搜索關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)的方法獲取分段點(diǎn)：將一段數(shù)據(jù)的起點(diǎn)和終點(diǎn)用直線連接起來(lái)，搜索該段數(shù)據(jù)中距離這條直線的正交距離最大的數(shù)據(jù)點(diǎn)即為轉(zhuǎn)折點(diǎn)。對(duì)于有可能需要繼續(xù)被劃分的數(shù)據(jù)段，首先假設(shè)它需要繼續(xù)被劃分，然后在獲取了分段點(diǎn)之后，分別求取變量X與變量Y在兩個(gè)子數(shù)據(jù)段上的相關(guān)系數(shù)ρ1和ρ2；如果ρ1和ρ2都滿足|ρXY|>0.5，或者|ρXY|<0.3，則該數(shù)據(jù)段需要繼續(xù)被劃分，所獲取的分段點(diǎn)有效，否則就不需要繼續(xù)劃分，所獲取的分段點(diǎn)無(wú)效。

(4)將獲取的有效分段點(diǎn)加入步驟(1)中的分段點(diǎn)集合P中，并按照從小到大的順序排序。

(5)重復(fù)步驟(2)-(4)，直到?jīng)]有新的分段點(diǎn)產(chǎn)生為止，最后獲得的集合P就是所有分段點(diǎn)的集合。

2.2.3 相關(guān)性趨勢(shì)

在獲取了最終的分段點(diǎn)集合之后，就可以獲取兩個(gè)變量之間的相關(guān)性趨勢(shì)，文中采用的是文獻(xiàn)[13]中的Spearman秩相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析，它不受樣本總體服從正態(tài)分布的約束，具有更廣泛的適用性。在多元時(shí)間序列T中的某一個(gè)分段s上，將過(guò)程變量X與相關(guān)變量Y分別記為X={R1,R2,…,Rz}，Y={M1,M2,…,Mz}，其中z代表抽樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，則Spearman秩相關(guān)系數(shù)可表示為：

(4)

H0：0.3>ρs[Xi,Xj]>-0.3 vs

H1：ρs[Xi,Xj]>0.3,

H0：0.3>ρs[Xi,Xj]>-0.3 vs

H2：ρs[Xi,Xj]<-0.3

當(dāng)樣本個(gè)數(shù)n>10時(shí)，隨機(jī)自由變量被定義為：

(5)

給定了顯著水平，且Us服從自由度為z-2的t分布，如果H0不能被拒絕，則根據(jù)2.2.2節(jié)提到的判斷準(zhǔn)則，認(rèn)為在分段s上變量之間的相關(guān)性太弱，視為不相關(guān)，相關(guān)性趨勢(shì)為0。如果H1不能被拒絕，則認(rèn)為在分段s上變量之間呈正相關(guān)，相關(guān)性趨勢(shì)為1，如果H2不能被拒絕，則認(rèn)為在分段s上變量之間呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)性趨勢(shì)為-1。

2.3 獲取異常狀態(tài)數(shù)據(jù)段

為了檢測(cè)水位發(fā)生報(bào)警的原因，只需要針對(duì)水位處于異常狀態(tài)的數(shù)據(jù)段，對(duì)水位和各個(gè)影響因素進(jìn)行相關(guān)性趨勢(shì)分析，為了獲取水位異常狀態(tài)的數(shù)據(jù)段，首先需要確定狀態(tài)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，文中獲取該狀態(tài)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的方法是：

(1)獲取水位在報(bào)警時(shí)刻T0前10分鐘的數(shù)據(jù)段X={X1，X2，…,Xn}，采樣間隔為1，因此樣本容量n=600，篩選出該段數(shù)據(jù)中的最大值Xmax和最小值Xmin，并作出一條斜率為k=(Xmax-Xmin)/n的直線Y，如圖2所示。

(2)定義多元時(shí)間序列T={Xi,Yi}，其中i=1,2,…，n。采用2.2.2節(jié)的劃分?jǐn)?shù)據(jù)段的方法，將多元時(shí)間序列T劃分為多個(gè)分段，并將各個(gè)分段點(diǎn)按照時(shí)間順序排列，形成數(shù)據(jù)段X的分段點(diǎn)集合K={K1,K2,…,Km}，其中m代表分段點(diǎn)的總數(shù)。

(3)依次求取在每一個(gè)分段[Ki-1,Ki]上X與Y之間的相關(guān)系數(shù)ρXY，其中i=m,m-1,…,2。由于當(dāng)相關(guān)系數(shù)|ρXY|>0.5時(shí)，變量之間的相關(guān)性顯著，因此，對(duì)于高報(bào)警，如果ρXY>0.5，代表X與Y在該分段呈正顯著相關(guān)，而直線Y的斜率始終為正，因此水位在該分段為上升趨勢(shì)，令i=i-1，繼續(xù)循環(huán)計(jì)算下一個(gè)分段的相關(guān)系數(shù)ρXY，如果ρXY≤0.5，代表X與Y在該分段呈正弱相關(guān)或者負(fù)相關(guān)，此時(shí)水位在該分段含有或者均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，則停止循環(huán)計(jì)算，此時(shí)狀態(tài)轉(zhuǎn)折點(diǎn)KEY=i。對(duì)于低報(bào)警，如果ρXY<-0.5，代表X與Y在該分段呈負(fù)顯著相關(guān)，水位在該分段呈現(xiàn)下降趨勢(shì) 因此令i=i-1，繼續(xù)循環(huán)計(jì)算，如果ρXY≥-0.5，同上所述，代表水位在該分段含有或者均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，則停止循環(huán)，此時(shí)狀態(tài)轉(zhuǎn)折點(diǎn)KEY=i。圖2中，Km-2即為狀態(tài)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。當(dāng)獲取了狀態(tài)轉(zhuǎn)折點(diǎn)KEY之后，加熱器水位在發(fā)生報(bào)警之前進(jìn)入異常狀態(tài)的數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度即可確定為[KEY,T0]。

圖2 獲取異常數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)折點(diǎn)

2.4 自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警根源

由2.1節(jié)可知，在引起回?zé)峒訜崞魉粓?bào)警的因素中，由進(jìn)汽壓力、疏水閥門的指令與動(dòng)作、上級(jí)疏水流量、疏水閥門調(diào)節(jié)幅度、凝結(jié)水進(jìn)口溫度引起的水位報(bào)警均可以被自動(dòng)檢測(cè)，其中進(jìn)汽壓力的影響包括抽汽壓力的變化和相鄰加熱器之間壓差的變化。文中根據(jù)各個(gè)因素影響加熱器水位的特點(diǎn)，提出了適用于各個(gè)因素的自動(dòng)檢測(cè)方法，并建立數(shù)組SOURCE，默認(rèn)SOURCE=[0;0;0;0;0;0]，其中SOURCE(1)代表“檢測(cè)正常疏水閥門指令與動(dòng)作”， SOURCE(2)代表“檢測(cè)正常疏水閥門調(diào)節(jié)幅度”， SOURCE(3)代表“檢測(cè)進(jìn)汽壓力”， SOURCE(4)代表“檢測(cè)本級(jí)與下級(jí)進(jìn)汽壓差”， SOURCE(5)代表“檢測(cè)給水溫度”， SOURCE(6)代表“檢測(cè)上級(jí)疏水閥門開度”。SOURCE(i)=0代表對(duì)應(yīng)的檢測(cè)因素i為報(bào)警根源，SOURCE(i)=1代表對(duì)應(yīng)的檢測(cè)因素i為非報(bào)警根源，SOURCE(i)=-1代表對(duì)應(yīng)的檢測(cè)因素i不存在。

2.4.1 檢測(cè)正常疏水閥門指令與動(dòng)作

在正常狀態(tài)下，疏水閥門的指令與動(dòng)作始終與水位的變化保持一致，但是由于疏水閥門的動(dòng)作與水位變化之間存在著延遲，因此首先需要確定兩者之間的延遲時(shí)間τ，將水位平移時(shí)間長(zhǎng)度τ才可進(jìn)行進(jìn)一步的檢測(cè)，這里采用的是文獻(xiàn)[20]中的互相關(guān)系數(shù)法。當(dāng)式(1)中的互相關(guān)系數(shù)RYX最大時(shí)，兩個(gè)變量之間的相關(guān)度最高，此時(shí)對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間τ即為所求的延遲時(shí)間：

(2)

其中,變量V代表閥門開度，變量X代表水位。

文中檢測(cè)正常疏水閥門指令與動(dòng)作是否與水位變化一致的方法是：

(1)將水位平移時(shí)間長(zhǎng)度τ之后，獲取水位與正常疏水閥門開度在時(shí)間段[KEY, T0]上的數(shù)據(jù)；

(2)采用2.2.2中所述的劃分?jǐn)?shù)據(jù)段的方法對(duì)水位與疏水閥門開度進(jìn)行分段，并采用2.2.3中所述的相關(guān)性趨勢(shì)分析方法獲取水位與疏水閥門開度在該數(shù)據(jù)段上的相關(guān)性趨勢(shì)。

(3)根據(jù)相關(guān)性趨勢(shì)判斷正常疏水閥門指令與動(dòng)作是否是報(bào)警根源。疏水閥門指令與動(dòng)作的延遲與錯(cuò)誤均會(huì)導(dǎo)致水位報(bào)警，其中，疏水閥門指令與動(dòng)作延遲的表現(xiàn)是在相關(guān)性趨勢(shì)中，有一部分?jǐn)?shù)據(jù)段的相關(guān)趨勢(shì)為0，即不相關(guān)，疏水閥門指令與動(dòng)作錯(cuò)誤的表現(xiàn)是在相關(guān)性趨勢(shì)中，有一部分?jǐn)?shù)據(jù)段的相關(guān)性趨勢(shì)為-1，即負(fù)相關(guān)。但是，存在一種情況，在低報(bào)警前，疏水閥門已經(jīng)關(guān)閉，或者在高報(bào)警前，疏水閥門開度已經(jīng)到達(dá)100%，此時(shí)對(duì)應(yīng)的相關(guān)性趨勢(shì)為0，即不相關(guān)，但是閥門動(dòng)作正確。因此，在以下兩種情況下：相關(guān)性趨勢(shì)均為-1；一部分相關(guān)性趨勢(shì)為1，另一部分相關(guān)性趨勢(shì)為0，且該部分對(duì)應(yīng)的閥門開度在高報(bào)警時(shí)為100%，或者在低報(bào)警時(shí)為0，SOURCE(1)=1。在其余情況下，正常疏水閥門指令與動(dòng)作是水位報(bào)警的根源之一，此時(shí)SOURCE(1)=0。

2.4.2 檢測(cè)正常疏水閥門調(diào)節(jié)幅度

水位的變化會(huì)引起疏水閥門開度的變化，當(dāng)水位發(fā)生波動(dòng)，疏水閥門也會(huì)隨著水位的波動(dòng)而變化開度，如果疏水閥門的調(diào)節(jié)幅度過(guò)大，則會(huì)反過(guò)來(lái)加劇水位的波動(dòng)，從而引起水位報(bào)警。另外判斷正常疏水閥門調(diào)節(jié)幅度是否過(guò)度的前提是正常疏水閥門的動(dòng)作與水位動(dòng)作一致，如果不一致，那么無(wú)法判斷正常疏水閥門是否過(guò)度調(diào)節(jié)，此時(shí)默認(rèn)其為非報(bào)警根源。

因此，檢測(cè)正常疏水閥門的調(diào)節(jié)幅度是否過(guò)度，文中采用的方法是：

(1)判斷水位與疏水閥門的動(dòng)作是否一致，如不一致，則默認(rèn)閥門調(diào)節(jié)幅度非報(bào)警根源，否則進(jìn)行以下步驟進(jìn)一步檢測(cè)；

(2)獲取水位與正常疏水閥門開度在時(shí)間段[KEY,T0]上的數(shù)據(jù)；

(3)對(duì)于高(低)報(bào)警，采用2.2.2中所述的劃分?jǐn)?shù)據(jù)段的方法對(duì)水位與疏水閥門開度進(jìn)行分段，并采用2.2.3中所述的相關(guān)性趨勢(shì)分析方法獲取水位與疏水閥門開度在該數(shù)據(jù)段上的相關(guān)性趨勢(shì)；

(4)根據(jù)相關(guān)性趨勢(shì)判斷正常疏水閥門動(dòng)作是否是報(bào)警根源。當(dāng)疏水閥門調(diào)節(jié)幅度過(guò)大時(shí)，在水位發(fā)生報(bào)警之前，由于疏水閥門開度過(guò)度減少(增加)，導(dǎo)致水位大幅度地升高(降低)，之后閥門開度會(huì)跟隨水位進(jìn)一步大幅度地升高(減少)。因此，若檢測(cè)到在時(shí)間段[KEY,T0]上，疏水閥門開度與水位之間的相關(guān)趨勢(shì)從負(fù)相關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)檎嚓P(guān)，則可以認(rèn)為正常疏水閥門調(diào)節(jié)幅度過(guò)大是引起水位升高(降低)并報(bào)警的根源之一，SOURCE(2)=0。否則，正常疏水閥門調(diào)節(jié)幅度仍在合理范圍之內(nèi)，SOURCE(2)=1。

2.4.3 檢測(cè)進(jìn)汽壓力

進(jìn)汽壓力的變化反映的是進(jìn)汽流量的變化，因此，進(jìn)汽壓力對(duì)水位的影響具有持續(xù)性，故在檢測(cè)進(jìn)汽壓力是否為報(bào)警根源時(shí)，不需要對(duì)進(jìn)汽壓力和水位進(jìn)行分段趨勢(shì)分析，結(jié)合2.1所述所述的進(jìn)汽壓力與水位之間的正相關(guān)性，文中檢測(cè)進(jìn)汽壓力是否引水位報(bào)警的方法是：

(1)獲取水位與進(jìn)汽壓力在時(shí)間段[KEY,T0]上的數(shù)據(jù)；

(2)計(jì)算水位與進(jìn)汽壓力在該數(shù)據(jù)段上的相關(guān)系數(shù)ρ，根據(jù)2.2.2所述，當(dāng)ρ>0.3時(shí)，進(jìn)汽壓力與水位之間呈強(qiáng)正相關(guān)性，此時(shí)進(jìn)汽壓力對(duì)水位的高(低)報(bào)警前的上升(下降)趨勢(shì)都起到了強(qiáng)化的作用，故認(rèn)定進(jìn)汽壓力為報(bào)警根源之一，SOURCE(3)=0。否則，進(jìn)汽壓力非報(bào)警根源，SOURCE(3)=1。

2.4.4 檢測(cè)本級(jí)與下級(jí)進(jìn)汽壓差

本級(jí)與下級(jí)進(jìn)汽壓差的變化會(huì)影響本級(jí)疏水流向下一級(jí)加熱器的流量，因此，壓差對(duì)水位的影響具有持續(xù)性，故在檢測(cè)壓差是否為報(bào)警根源時(shí)，不需要對(duì)壓差和水位進(jìn)行分段趨勢(shì)分析，結(jié)合2.1所述的壓差與水位之間的負(fù)相關(guān)性，文中檢測(cè)本級(jí)與下級(jí)進(jìn)汽壓差是否引起水位報(bào)警的方法是：

(1)獲取水位和本級(jí)與下級(jí)進(jìn)汽壓差在時(shí)間段[KEY,T0]上的數(shù)據(jù)；

(2)計(jì)算水位與壓差在該數(shù)據(jù)段上的相關(guān)系數(shù)ρ，根據(jù)2.2.2所述，當(dāng)ρ<-0.3時(shí)，壓差與水位之間呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)性，此時(shí)壓差對(duì)水位的高(低)報(bào)警前的上升(下降)趨勢(shì)都起到了強(qiáng)化的作用，故認(rèn)定本級(jí)與下級(jí)進(jìn)汽壓差為報(bào)警根源之一，SOURCE(,4)=0。否則，本級(jí)與下級(jí)進(jìn)汽壓差非報(bào)警根源，SOURCE(4)=1。

2.4.5 檢測(cè)給水溫度

給水溫度的變化會(huì)影響到蒸汽的冷凝量，進(jìn)而影響疏水量，因此，給水溫度對(duì)水位的影響具有持續(xù)性，故在檢測(cè)給水溫度是否為報(bào)警根源時(shí)，不需要對(duì)壓差和水位進(jìn)行分段趨勢(shì)分析，結(jié)合2.1所述的給水溫度與水位之間的負(fù)相關(guān)性，文中檢測(cè)給水溫度是否引起水位報(bào)警的方法是：

(1)獲取水位和給水溫度在時(shí)間段[KEY,T0]上的數(shù)據(jù)；

(2)計(jì)算水位和給水溫度在該數(shù)據(jù)段上的相關(guān)系數(shù)ρ，根據(jù)2.2.2所述，當(dāng)ρ<-0.3時(shí)，給水溫度與水位之間呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)性，此時(shí)給水溫度對(duì)水位的高(低)報(bào)警前的上升(下降)趨勢(shì)都起到了強(qiáng)化的作用，故認(rèn)定給水溫度為報(bào)警根源之一，SOURCE(5)=0。否則，給水溫度非報(bào)警根源，SOURCE(5)=1。

2.4.6 檢測(cè)上級(jí)疏水閥門開度

上級(jí)疏水閥門開度的變化會(huì)影響到從上級(jí)進(jìn)入到本級(jí)加熱器的疏水量，因此，上級(jí)疏水閥門開度對(duì)水位的影響具有持續(xù)性，故在檢測(cè)上級(jí)疏水閥門開度是否為報(bào)警根源時(shí)，不需要對(duì)疏水閥門開度和水位進(jìn)行分段趨勢(shì)分析，結(jié)合2.1所述的上級(jí)疏水閥門開度與水位之間的正相關(guān)性，文中檢測(cè)上級(jí)疏水閥門開度是否引起水位報(bào)警的方法是：

(1)獲取水位和上級(jí)疏水閥門開度在時(shí)間段[KEY,T0]上的數(shù)據(jù)；

(2)計(jì)算水位和上級(jí)疏水閥門開度在該數(shù)據(jù)段上的相關(guān)系數(shù)ρ，根據(jù)2.2.2所述，當(dāng)ρ>0.3時(shí)，上級(jí)疏水閥門開度與水位之間呈強(qiáng)正相關(guān)性，此時(shí)上級(jí)疏水閥門開度對(duì)水位的高(低)報(bào)警前的上升(下降)趨勢(shì)都起到了強(qiáng)化的作用，故認(rèn)定上級(jí)疏水閥門開度為報(bào)警根源之一，SOURCE(6)=0。否則，上級(jí)疏水閥門開度非報(bào)警根源，SOURCE(6)=1。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了證明自動(dòng)檢測(cè)加熱器水位報(bào)警根源的方法的正確性，文中結(jié)合三組工業(yè)數(shù)據(jù)，針對(duì)不同的報(bào)警根源進(jìn)行驗(yàn)證。

(1) #1高壓加熱器報(bào)警根源檢測(cè)

在2015年4月16日10∶37∶27，1號(hào)高壓加熱器發(fā)生了高報(bào)警，報(bào)警持續(xù)時(shí)間為41 s。如圖3所示，在報(bào)警前，1號(hào)高加正常疏水調(diào)節(jié)閥指令在水位增加至20 mm時(shí)才發(fā)出打開閥門的指令，雖然閥門動(dòng)作正確，但是水位仍觸發(fā)高報(bào)警。此時(shí)，機(jī)組正在啟動(dòng)，因此抽汽壓力和進(jìn)水溫度升高屬于正?，F(xiàn)象。正常疏水閥開度增加之后水位停止上升，故無(wú)管道泄漏。因此，1號(hào)高壓加熱器發(fā)生高報(bào)警的原因是水位快速升高時(shí)未及時(shí)發(fā)出打開閥門的指令。

獲取報(bào)警時(shí)刻前10分鐘的數(shù)據(jù)，采用文中提出的自動(dòng)檢測(cè)加熱器水位報(bào)警根源的方法，得到的報(bào)警根源檢測(cè)結(jié)果SOURCE如圖3(d)所示。從圖中可以看出，此時(shí)SOURCE(1)=0，SOURCE(6)=-1，其余均為1，代表著此時(shí)1號(hào)加熱器水位高報(bào)警的原因是正常疏水閥門動(dòng)作與指令不及時(shí)，同時(shí)不存在上級(jí)疏水閥門開度的影響，檢測(cè)結(jié)果與上述分析一致。

圖3 1號(hào)高加高報(bào)警根源檢測(cè)分析

(2)#6低壓加熱器報(bào)警根源檢測(cè)

在2015年11月15日22∶25∶24，6號(hào)低壓加熱器發(fā)生高報(bào)警，報(bào)警持續(xù)時(shí)間為240s。如圖4所示，在報(bào)警前，6號(hào)低壓加熱器疏水閥門和調(diào)節(jié)閥指令隨著水位及時(shí)且動(dòng)作正確，5號(hào)低壓加熱器疏水閥門開度不變，故上級(jí)疏水流量不變。6號(hào)低壓加熱器的進(jìn)汽壓力和壓差在水位發(fā)生報(bào)警前持續(xù)降低，但是壓差變化更加顯著，故水位升高。同時(shí)，進(jìn)口水溫在報(bào)警前持續(xù)降低，引起水位升高。事故疏水閥打開之后水位停止上升，故無(wú)管道泄漏。因此6號(hào)低壓加熱器水位高報(bào)警的原因是與下一級(jí)加熱器之間壓差減小和本級(jí)加熱器進(jìn)水溫度降低。

獲取報(bào)警時(shí)刻前10分鐘的數(shù)據(jù)，采用文中提出的自動(dòng)檢測(cè)加熱器水位報(bào)警根源的方法，得到的報(bào)警根源檢測(cè)結(jié)果SOURCE如圖4(d)所示。從圖中可以看出，此時(shí)SOURCE(4)=0，SOURCE(5)=0，其余均為1，代表著此時(shí)6號(hào)加熱器水位高報(bào)警的原因是本級(jí)與下級(jí)加熱器之間壓差小和進(jìn)口水溫低，檢測(cè)結(jié)果與上述分析一致。

圖4 6號(hào)低加高報(bào)警根源檢測(cè)分析

(3)#8低壓加熱器報(bào)警根源檢測(cè)

在2015年6月10日22∶09∶23，8號(hào)低壓加熱器發(fā)生低報(bào)警，報(bào)警持續(xù)時(shí)間為60 s。如圖5所示，8號(hào)低壓加熱器各個(gè)疏水閥門和疏水調(diào)節(jié)閥指令隨水位及時(shí)且正確動(dòng)作，在低報(bào)警前，上級(jí)加熱器疏水閥門顯著減小，上級(jí)疏水流量減小。8號(hào)低壓加熱器正常疏水閥門隨著水位的調(diào)節(jié)幅度過(guò)大，加劇了水位波動(dòng)。8號(hào)低壓加熱器進(jìn)口水溫、進(jìn)汽壓力、壓差并無(wú)變化。因此，8號(hào)低壓加熱器發(fā)生低報(bào)警的原因是正常疏水閥門調(diào)節(jié)幅度過(guò)大和上級(jí)疏水流量降低。

獲取報(bào)警時(shí)刻前10分鐘的數(shù)據(jù)，采用文中提出的自動(dòng)檢測(cè)加熱器水位報(bào)警根源的方法，得到的報(bào)警根源檢測(cè)結(jié)果SOURCE如圖5(d)所示。從圖中可以看出，此時(shí)SOURCE(2)=0，SOURCE(6)=0，其余均為1，代表著此時(shí)8號(hào)低壓加熱器水位低報(bào)警的原因是疏水閥門調(diào)節(jié)幅度過(guò)大和上級(jí)疏水流量小，檢測(cè)結(jié)果與上述分析一致。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中針對(duì)發(fā)電機(jī)組經(jīng)常出現(xiàn)的高、低壓加熱器水位報(bào)警，根據(jù)工藝原理總結(jié)了影響加熱器水位出現(xiàn)報(bào)警的因素，提出了一種自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警根源的方法，該方法通過(guò)獲取水位報(bào)警之前的異常過(guò)程段，分析在該過(guò)程段中，各個(gè)影響因素與水位之間的相關(guān)性趨勢(shì)，自動(dòng)判斷引起報(bào)警的因素，自動(dòng)檢測(cè)引起水位報(bào)警的根源因素。在報(bào)警發(fā)生之后，該方法有助于運(yùn)行人員快速獲取報(bào)警根源，采取相應(yīng)措施縮短報(bào)警時(shí)間，減小機(jī)組經(jīng)濟(jì)損失，保證機(jī)組安全運(yùn)行。

圖5 8號(hào)低加低報(bào)警根源檢測(cè)分析