船用鍋爐過熱器故障診斷專家系統(tǒng)的研究

系統(tǒng)的數(shù)學模型，開發(fā)了鍋爐過熱器的故障診斷專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)對鍋爐過熱器進行熱偏差和管壁溫度仿真模擬計算，并可對在線運行的鍋爐進行預報，為鍋爐的運行以及重新設計提供依據(jù)。

　　過熱器是現(xiàn)代的船用主動力鍋爐的關鍵部件，也是工作在最惡劣條件下的受熱部件。當工作條件與設計工況偏離或設計上存在不足時，容易發(fā)生超溫爆管，影響機組運行的安全性和經(jīng)濟性，甚至造成重大事故，帶來巨大經(jīng)濟損失。因此，避免超溫爆管是鍋爐設計和運行所主要關心的問之。

　　理論，以艦船主動力鍋爐為研究對象，運用，++6.0和河人1人8編程語言，開發(fā)了鍋爐過熱器的故障診斷系統(tǒng)。本系統(tǒng)基于界。001398平臺，包括環(huán)境模擬模塊核心計算模塊推理模塊顯模塊，形成個完整的軟件包。為了驗證故障診斷專家系統(tǒng)，作者對艦船主動力鍋爐的過熱器進行了故障診斷檢測，并將診斷結果用維維以及色棒偽色彩方式顯出來。驗證結果明，過熱器故障診斷系統(tǒng)的設計是成功的，對鍋爐過熱器的診斷也是可信2故障診斷專家系統(tǒng)的建立及結構根據(jù)熱偏差理論分析，鍋爐爆管事故大多數(shù)是由于設計計算方法不完善，使部分管子長期超溫所致。艦船主動力鍋爐普遍采用多套管的受熱面，同屏片內(nèi)般由多根管子組成，同屏片各管間差和流量偏差方面。具體現(xiàn)在管束前后煙氣對各排管子的輻射吸熱量的不均勻性，這部分熱量占管束總吸熱量的815左右；同屏片接受管間煙氣的輻射吸熱量的不均勻性；同屏片接受管間煙氣的對流吸熱量的不均勻性；外圈管子較長，它的受熱面積和吸熱量要比內(nèi)圈管的大，阻力系數(shù)亦較內(nèi)圈管大，因此蒸汽流量比內(nèi)圈管小，焓增就比較大。

　　鑒于以上分析，我們采用新的數(shù)學模型對鍋爐過熱器熱偏差進行計算。具體的算法可參閱文獻2，本文不再詳述。

　　理論，以艦用主動力鍋爐為模型，研究和開發(fā)了鍋爐過熱器故障診斷專家系統(tǒng)，系統(tǒng)的結構框1.同時，建立了艦船主動力鍋爐過熱器的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，對于其他型號待診斷鍋爐過熱器，系統(tǒng)分頁提供了參數(shù)輸入界面，分別顯鍋爐過熱器的熱力參數(shù)設計參數(shù)和結構參數(shù)，用戶可以按照畫面提的給定格式填寫數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將自動生成新爐參數(shù)數(shù)據(jù)庫。

　　核心計算模塊中包括流量偏差計算結構熱偏差計算換熱偏差計算及金屬管子壁面溫度仿真計算模塊。該模塊具有良好的移植性。系統(tǒng)將這些計算結果轉(zhuǎn)換成計算機或診斷專家系統(tǒng)能夠識別的規(guī)則，或稱為知識，并將它們存貯起來，以便于進行快速檢索，或進行規(guī)劃管理和修正。控制模塊將把這些特征數(shù)據(jù)通知給核心計算模塊，經(jīng)過流量計算吸熱計算熱負荷計算，得到結構偏差流量偏差和換熱偏差。然后把結果推入歷史記錄，作為推理模塊結合核心計算的結果，通過演算，給出結論。下面對推理模塊進行詳細介紹。

　　3推理模塊推理模塊采用最常用的正向推理機制。正向推理是數(shù)據(jù)驅(qū)動的，從開始狀態(tài)出發(fā)進行搜索與推理。

　　推理機從歷史數(shù)據(jù)庫中讀取推理所用到的知識，按照系統(tǒng)設定的規(guī)則進行推理，給出答案。本系統(tǒng)采用的推理流程2.

　　現(xiàn)舉例說明推理的過程。推理程序從個對專家系統(tǒng)的詢問開始，比如用戶對本系統(tǒng)提出詢問選定的過熱器有超溫嗎，系統(tǒng)通過詢問接口進入推理處理模塊。推理機首先從知識庫選擇可用的知識，對本詢問來說就是，系統(tǒng)的知識庫里對選定的過熱器是否有超溫的記錄。接下來系統(tǒng)對選擇知識進行判斷如果沒有相關的記錄，系統(tǒng)進行是否有解的判斷窗口，輸出無解結論。若有此記錄的話，系統(tǒng)進行下步推理，并進行個判斷，即推理的結果是否為新。若為新結果，系統(tǒng)記錄新結果，否則繼續(xù)搜索知識庫的相關知識，并重復推理判斷，直到搜索完畢為止。搜索結束后，系統(tǒng)進行最后是否有解的判斷，有解的話，給出解，若沒有給出無解輸出，并退出推理程序。

　　4結果驗證故障診斷，并將診斷結果以形的方式顯出來。

　　偏差。從中容易看出，沿爐膛寬度方向的熱偏差在中間位置處有峰值，這也是爐寬方向的最大熱偏差值。系統(tǒng)經(jīng)過推理判斷，此處第80管到第99管最有可能超過管材在設計工況下的許可溫度，發(fā)艦船主動力鍋爐的鍋爐過熱器單根管子的壁面溫度分布情形4.中明，過熱器蛇形管在初始管段換熱較大，中現(xiàn)為斜率較大。在接近尾部，換熱變得平緩。這種情況已得到參考文獻中熱偏差理論以及實驗數(shù)據(jù)的證實。

　　值影響很大。

　　從這點來看合攏區(qū)某接頭的橫向應力，其應力已不是焊接應力，而是屬于反作用應力。

　�、菓�力船體結構中沿船長方向的應力總縱應力是主要的，而船寬和船高方向的應力小得多。評定個焊接程序的合適性，就是要看它所形成的殘余拉應力場與船體的總縱應力疊加后的影響如何。

　　4測量結果及分析測量記錄經(jīng)過處理得到合攏區(qū)各焊接階段后被觀測標距的變化量，即焊接變形量，如1.中數(shù)值前+標距增量；標距減量。NHS4351和NHS4352都是有個焊接階段，僅先后次序有別。而NHS4353只有個焊接階段。

　　2艘船各測量點的變形沿船長方向的平均值和垂直方向的平均值，2.

　　船長方向垂直方向船號右舷左舷右舷左舷從2看出合攏區(qū)所有焊接工作完畢后，艘船的各測量點的變形均為收縮，并且與焊接過程劃分的階段數(shù)量及焊接先后次序無關。

　　由于先將縱向構件焊接起來，使殼板環(huán)縫焊接時收縮的約束比NHS4352及3號船體上接第41頁艦船主動力鍋爐同屏熱偏差及過熱器壁溫總體分布維仿真5告訴我們，由吸熱偏差結構偏差和流量偏差等原因造成了鍋爐過熱器末端靠中間部位溫度較高，而管數(shù)在80至99左右出現(xiàn)低溫過熱現(xiàn)象。在運行和中要對高溫部位予以關注。

　　注。而鍋爐過熱器的設計者，要注意處理高溫和低溫部位的均衡。

　　5結論系統(tǒng)按照面向?qū)ο蟮某绦蛟O計方法設計，具有模塊性封裝性繼承性可移植性和易維護性。系統(tǒng)基于1也8平臺的32位應用軟件包，符合計算機的發(fā)展趨勢；系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定維護方便的特點；系統(tǒng)實現(xiàn)了離線診斷及控制，用戶根據(jù)系統(tǒng)準確爐最優(yōu)運行模式。

　　縫中的橫向應力沿船長將要比23號船的大些。

　　比較1中1號及2號船的縱縫焊后內(nèi)及橫縫焊后內(nèi)的變形數(shù)值可知，前者的變形特點是+，都有，數(shù)值偏小，而后者全是收縮，并且數(shù)值較大�？�，橫縫的焊接對變形起主要作用。

　　3縱縫的殘余縱向拉應力與船體總縱應力方向致，僅位于區(qū)面積遠小于環(huán)縫面積，而環(huán)縫的殘余橫向拉應力與船體總縱應力方向致占環(huán)縫的至少半的面積。因此越是降低環(huán)縫橫向殘余拉應力數(shù)值的焊接程序，應當越是優(yōu)選的焊接程序。

　　5結論合攏區(qū)變形的測量結果與焊接變形理論的般規(guī)律相符。以焊接變形理論為基礎擬定合攏區(qū)最佳焊接程序是可行的。

　　合攏區(qū)的焊接程序以先焊板縫，再焊縱向構件對接縫，最后焊接縱向構件腹板與殼板的角接縫為佳。

　　合攏區(qū)的板縫，以先焊環(huán)縫，把與縱縫交叉處的環(huán)縫中的焊縫鏟除后，再把縱縫焊接為宜。

　　5人。庫茲米諾夫，王承權譯。船體結構的焊接變形。北京，國防工業(yè)出版社，1978故障診斷專家系統(tǒng)可以對在線運行的鍋爐過熱器進行預測性維護，即通常所說的第種維護。這樣既可以防患于未然，又可以避免不必要的停爐，大大地提高了鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟效益。對鍋爐的設計而言，本系統(tǒng)可以對設計所選定的鍋爐過熱器進行預先診斷檢測，幫助選定過熱器類型和進行熱偏差計算。對爐型的改進和新爐型的設計提供了依據(jù)。