船用鍋爐過熱器故障診斷專家系統的研究

系統的數學模型，開發了鍋爐過熱器的故障診斷專家系統。該系統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。

　　過熱器是現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，容易發生超溫爆管，影響機組運行的安全性和經濟性，甚至造成重大事故，帶來巨大經濟損失。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，開發了鍋爐過熱器的故障診斷系統。本系統基于界。001398平臺，包括環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，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故障診斷專家系統的建立及結構根據熱偏差理論分析，鍋爐爆管事故大多數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圈管的大，阻力系數亦較內圈管大，因此蒸汽流量比內圈管小，焓增就比較大。

　　鑒于以上分析，我們采用新的數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，研究和開發了鍋爐過熱器故障診斷專家系統，系統的結構框1.同時，建立了艦船主動力鍋爐過熱器的參數數據庫，對于其他型號待診斷鍋爐過熱器，系統分頁提供了參數輸入界面，分別顯鍋爐過熱器的熱力參數設計參數和結構參數，用戶可以按照畫面提的給定格式填寫數據，系統將自動生成新爐參數數據庫。

　　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。系統將這些計算結果轉換成計算機或診斷專家系統能夠識別的規則，或稱為知識，并將它們存貯起來，以便于進行快速檢索，或進行規劃管理和修正�？刂颇�塊將把這些特征數據通知給核心計算模塊，經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。正向推理是數據驅動的，從開始狀態出發進行搜索與推理。

　　推理機從歷史數據庫中讀取推理所用到的知識，按照系統設定的規則進行推理，給出答案。本系統采用的推理流程2.

　　現舉例說明推理的過程。推理程序從個對專家系統的詢問開始，比如用戶對本系統提出詢問選定的過熱器有超溫嗎，系統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。接下來系統對選擇知識進行判斷如果沒有相關的記錄，系統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，系統記錄新結果，否則繼續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。系統經過推理判斷，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據的證實。

　　值影響很大。

　　從這點來看合攏區某接頭的橫向應力，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過處理得到合攏區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，而管數在80至99左右出現低溫過熱現象。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結論系統按照面向對象的程序設計方法設計，具有模塊性封裝性繼承性可移植性和易維護性。系統基于1也8平臺的32位應用軟件包，符合計算機的發展趨勢；系統具有運行穩定維護方便的特點；系統實現了離線診斷及控制，用戶根據系統準確爐最優運行模式。

　　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號船的縱縫焊后內及橫縫焊后內的變形數值可知，前者的變形特點是+，都有，數值偏小，而后者全是收縮，并且數值較大�？�，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，僅位于區面積遠小于環縫面積，而環縫的殘余橫向拉應力與船體總縱應力方向致占環縫的至少半的面積。因此越是降低環縫橫向殘余拉應力數值的焊接程序，應當越是優選的焊接程序。

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

　　合攏區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。

　　合攏區的板縫，以先焊環縫，把與縱縫交叉處的環縫中的焊縫鏟除后，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，國防工業出版社，1978故障診斷專家系統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濟效益。對鍋爐的設計而言，本系統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。