CN113000192A - 一种磨煤机爆燃快速预警方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种磨煤机爆燃快速预警方法及系统，通过建立修正系数与磨煤机的历史运行数据之间的函数关系后，能够根据任意时刻下磨煤机的的运行数据获取到修正系数，再通过第一预置公式计算得到磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数，再通过当前时刻的预警实际特征参数计算得到磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率，从而通过预警实际特征参数变化率来确定磨煤机是否出现爆燃，从而可以提前判断出磨煤机是否出现爆燃，并在判断出磨煤机出现爆燃时，发出预警信号。使得能够在爆燃发生的初始阶段就可以进行预警，极大地缩短了磨煤机预警的响应时间，避免了磨煤机设备的严重损坏以及能够对磨煤机运行进行快速干预。
Description
技术领域
本申请涉及磨煤机技术领域，尤其涉及一种磨煤机爆燃快速预警方法及系统。
背景技术
磨煤机作为将原煤磨制成煤粉的设备，当在原煤挥发分较高的情况下，存在自燃或爆燃的风险，为此，我国电力相关标准对防止磨煤机爆燃做出了一系列的措施规定，其中很重要的一条就是根据磨煤机的出口温度变化来监测磨煤机爆燃情况。
在实际磨煤机运行中，控制系统都设置了磨煤机出口温度报警值和跳磨值，即磨煤机出口温度超过一定值，控制系统会发出报警或直接跳磨，防止磨煤机自燃或爆燃事故进一步扩大。但由于磨煤机出口温度测点对温度变化的响应时间较长，当运行人员发现出口温度升高到一定值或控制系统发出温度高报警时，磨煤机自燃或爆燃往往已经比较严重，此时投灭火蒸汽或停磨等措施不一定能够控制自燃或爆燃事故，有些时候造成严重的设备损坏事故。
因此，对磨煤机自燃或爆燃做出早期或快速预警，对防止磨煤机自燃或爆燃事故扩大，保障磨煤机运行安全至关重要。
发明内容
本申请提供了一种磨煤机爆燃快速预警方法及系统，用于解决磨煤机预警的响应时间较长的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种磨煤机爆燃快速预警方法，包括以下步骤：
根据磨煤机的历史运行数据和所述磨煤机的预警初始特征参数通过第一预置公式获得修正系数，所述预警初始特征参数设为定值；
以所述修正系数为因变量，所述磨煤机的所述历史运行数据为自变量进行建模，从而得到所述修正系数与所述磨煤机的所述历史运行数据之间的函数关系；
根据所述磨煤机的当前时刻的运行数据与对应的所述修正系数通过所述第一预置公式计算得到所述磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数；
根据所述磨煤机的当前时刻的所述预警实际特征参数计算所述磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率；
通过比较所述预警实际特征参数变化率和预设的特征参数变化率阈值来判断所述磨煤机是否出现爆燃，当判定所述磨煤机出现爆燃，则发出预警信号。
优选地，所述根据磨煤机的历史运行数据和所述磨煤机的预警初始特征参数通过第一预置公式获得修正系数，所述预警初始特征参数设为定值的步骤之前包括：
从预置的机组磨煤机的历史数据库中获取所述磨煤机的所述历史运行数据，所述历史运行数据包括磨煤机出力、磨煤机风量、磨煤机入口压力、磨煤机出口压力、磨煤机差压、密封风磨煤机差压、磨煤机入口风温和磨煤机出口风温。
优选地，所述第一预置公式为：
式中，K为修正系数，P1为磨煤机入口压力，ξ为预警初始特征参数，ρ为气流密度，v为磨煤机的磨碗截面的平均速度，μ为磨煤机内的煤粉浓度；
其中，磨煤机内的煤粉浓度μ的计算公式为：
式中，G为磨煤机出力，Q为磨煤机风量，dM为原煤水分损失比例，Qmf为密封风量，Qmf取密封风磨煤机差压的开方值；
气流密度ρ的计算公式为：
式中，T为磨煤机入口风温和磨煤机出口风温的平均值，P为磨煤机入口压力和磨煤机出口压力的平均值；
磨煤机的磨碗截面的平均速度v的计算公式为：
式中，S为磨煤机的磨碗截面积。
优选地，所述修正系数与所述磨煤机的所述历史运行数据之间的函数关系具体为：
K＝f(G,Q,P1,P2,DP1,DP2,T1,T2)
式中，f为函数关系，P2为磨煤机出口压力，DP1为磨煤机差压，DP2为密封风磨煤机差压，T1为磨煤机入口风温，T2为磨煤机出口风温。
优选地，所述根据所述磨煤机的当前时刻的所述预警实际特征参数计算所述磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率的步骤中的计算公式为：
式中，dξ为预警实际特征参数变化率，ξt为当前时刻t的预警实际特征参数，ξt-N为当前时刻t前N时刻的预警实际特征参数。
第二方面，本申请还提供了一种磨煤机爆燃快速预警系统，包括：
第一计算模块，用于根据磨煤机的历史运行数据和所述磨煤机的预警初始特征参数通过第一预置公式获得修正系数，所述预警初始特征参数设为定值；
建模模块，用于以所述修正系数为因变量，所述磨煤机的所述历史运行数据为自变量进行建模，从而得到所述修正系数与所述磨煤机的所述历史运行数据之间的函数关系；
第二计算模块，用于根据所述磨煤机的当前时刻的运行数据与对应的所述修正系数通过所述第一预置公式计算得到所述磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数；
第三计算模块，根据所述磨煤机的当前时刻的所述预警实际特征参数计算所述磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率；
判断模块，用于通过比较所述预警实际特征参数变化率和预设的特征参数变化率阈值来判断所述磨煤机是否出现爆燃，当判定所述磨煤机出现爆燃，则发出预警信号。
优选地，该系统还包括获取模块，用于从预置的机组磨煤机的历史数据库中获取所述磨煤机的所述历史运行数据，所述历史运行数据包括磨煤机出力、磨煤机风量、磨煤机入口压力、磨煤机出口压力、磨煤机差压、密封风磨煤机差压、磨煤机入口风温和磨煤机出口风温。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请提供的一种磨煤机爆燃快速预警方法及系统，通过建立修正系数与磨煤机的历史运行数据之间的函数关系后，能够根据任意时刻下磨煤机的的运行数据获取到修正系数，再通过第一预置公式计算得到磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数，再通过当前时刻的预警实际特征参数计算得到磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率，从而通过预警实际特征参数变化率来确定磨煤机是否出现爆燃，从而可以提前判断出磨煤机是否出现爆燃，并在判断出磨煤机出现爆燃时，发出预警信号。使得能够在爆燃发生的初始阶段就可以进行预警，极大地缩短了磨煤机预警的响应时间，避免了磨煤机设备的严重损坏以及能够对磨煤机运行进行快速干预。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种磨煤机爆燃快速预警方法的流程图；
图2为本申请另一个实施例提供的一种磨煤机爆燃快速预警方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的预警方法的预警结果与磨煤机出口温度预警的对比图；
图4为本申请实施例提供的一种磨煤机爆燃快速预警系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种磨煤机爆燃快速预警方法，包括以下步骤：
S101：根据磨煤机的历史运行数据和磨煤机的预警初始特征参数通过第一预置公式获得修正系数，预警初始特征参数设为定值。
需要说明的是，预警初始特征参数可以根据历史数据来选取定值，一般取值为0.2。
S102：以修正系数为因变量，磨煤机的历史运行数据为自变量进行建模，从而得到修正系数与磨煤机的历史运行数据之间的函数关系。
可以理解的是，建模的工具可采用商业建模软件。
S103：根据磨煤机的当前时刻的运行数据与对应的修正系数通过第一预置公式计算得到磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数。
S104：根据磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数计算磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率。
S105：通过比较预警实际特征参数变化率和预设的特征参数变化率阈值来判断磨煤机是否出现爆燃，当判定磨煤机出现爆燃，则发出预警信号。
可以理解的是，预设的特征参数变化率阈值根据调试参数来确定，而当预警实际特征参数变化率大于预设的特征参数变化率阈值时，则判定磨煤机出现爆燃。
需要说明的是，本实施例通过建立修正系数与磨煤机的历史运行数据之间的函数关系后，能够根据任意时刻下磨煤机的的运行数据获取到修正系数，再通过第一预置公式计算得到磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数，再通过当前时刻的预警实际特征参数计算得到磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率，从而通过预警实际特征参数变化率来确定磨煤机是否出现爆燃，从而可以提前判断出磨煤机是否出现爆燃，并在判断出磨煤机出现爆燃时，发出预警信号。使得能够在爆燃发生的初始阶段就可以进行预警，极大地缩短了磨煤机预警的响应时间，避免了磨煤机设备的严重损坏以及能够对磨煤机运行进行快速干预。
以上为本发明提供的一种磨煤机爆燃快速预警方法的一个实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种磨煤机爆燃快速预警方法的一个实施例的详细描述。
为了方便理解，请参阅图2，本发明提供的一种磨煤机爆燃快速预警方法，包括以下步骤：
S201：从预置的机组磨煤机的历史数据库中获取磨煤机的历史运行数据，历史运行数据包括磨煤机出力、磨煤机风量、磨煤机入口压力、磨煤机出口压力、磨煤机差压、密封风磨煤机差压、磨煤机入口风温和磨煤机出口风温。
需要说明的是，历史运行数据需涵盖磨煤机出力正常运行范围，以保证预警方法的适用性，例如：若磨煤机出力调节范围为20～60t/h，则该组历史运行数据应涵盖出力范围20～60t/h。
S202：根据磨煤机的历史运行数据和磨煤机的预警初始特征参数通过第一预置公式获得修正系数，预警初始特征参数设为定值。
具体地，第一预置公式为：
式中，K为修正系数，P1为磨煤机入口压力，ξ为预警初始特征参数，ρ为气流密度，v为磨煤机的磨碗截面的平均速度，μ为磨煤机内的煤粉浓度；
其中，磨煤机内的煤粉浓度μ的计算公式为：
式中，G为磨煤机出力，Q为磨煤机风量，dM为原煤水分损失比例，dM一般根据入炉煤种进行设定，Qmf为密封风量，Qmf取密封风磨煤机差压的开方值；
气流密度ρ的计算公式为：
式中，T为磨煤机入口风温和磨煤机出口风温的平均值，P为磨煤机入口压力和磨煤机出口压力的平均值；
磨煤机的磨碗截面的平均速度v的计算公式为：
式中，S为磨煤机的磨碗截面积。
需要说明的是，预警初始特征参数可以根据历史数据来选取定值，一般取值为0.2。
S203：以修正系数为因变量，磨煤机的历史运行数据为自变量进行建模，从而得到修正系数与磨煤机的历史运行数据之间的函数关系。
可以理解的是，建模的工具可采用商业建模软件。
具体地，修正系数与磨煤机的历史运行数据之间的函数关系具体为：
K＝f(G,Q,P1,P2,DP1,DP2,T1,T2)
式中，f为函数关系，P2为磨煤机出口压力，DP1为磨煤机差压，DP2为密封风磨煤机差压，T1为磨煤机入口风温，T2为磨煤机出口风温。
同时，函数f可以是线性函数，也可以是非线性函数，当函数关系f展开后，数关系具体为：
K＝k1*G+k2*Q+k3*P1+k4*P2+k5*DP1+k6*DP2+k7*T1+k8*T2
式中，k1至k8均为由建模得到的系数。
S204：根据磨煤机的当前时刻的运行数据与对应的修正系数通过第一预置公式计算得到磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数。
可以理解的是，通过获取磨煤机当前时刻的实时运行数据，同时，通过函数关系获得K值，将实时运行数据和K值代入第一预置公式中，从而获得磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数。
S205：根据磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数计算磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率。
具体地，预警实际特征参数变化率的计算公式为：
式中，dξ为预警实际特征参数变化率，ξt为当前时刻t的预警实际特征参数，ξt-N为当前时刻t前N时刻的预警实际特征参数。
S206：通过比较预警实际特征参数变化率和预设的特征参数变化率阈值来判断磨煤机是否出现爆燃，当判定磨煤机出现爆燃，则发出预警信号。
需要说明的是，预设的特征参数变化率阈值可以取定值，通过调试参数确定。
为了验证本实施例的预警结果，请参见图3，其为通过本方法获得的预警实际特征参数变化率曲线和传统方法获得的磨煤机出口温度曲线的对比图，其中，A点表示为本方法获得的预警实际特征参数变化率大于阈值时的预警时刻，B点表示为传统方法获得的磨煤机出口温度的预警时刻，其中，横坐标表示时间，单位为秒，由图中很容易看出本方法比传统方法的预警时间要提前30秒。
以上为本发明提供的一种磨煤机爆燃快速预警方法的另一个实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种磨煤机爆燃快速预警系统的一个实施例的详细描述。
为了方便理解，请参阅图4，本发明提供的一种磨煤机爆燃快速预警系统，包括：
第一计算模块100，用于根据磨煤机的历史运行数据和磨煤机的预警初始特征参数通过第一预置公式获得修正系数，预警初始特征参数设为定值；
需要说明的是，预警初始特征参数可以根据历史数据来选取定值，一般取值为0.2。
具体地，第一预置公式为：
式中，K为修正系数，P1为磨煤机入口压力，ξ为预警初始特征参数，ρ为气流密度，v为磨煤机的磨碗截面的平均速度，μ为磨煤机内的煤粉浓度；
其中，磨煤机内的煤粉浓度μ的计算公式为：
式中，G为磨煤机出力，Q为磨煤机风量，dM为原煤水分损失比例，dM一般根据入炉煤种进行设定，Qmf为密封风量，Qmf取密封风磨煤机差压的开方值；
气流密度ρ的计算公式为：
式中，T为磨煤机入口风温和磨煤机出口风温的平均值，P为磨煤机入口压力和磨煤机出口压力的平均值；
磨煤机的磨碗截面的平均速度v的计算公式为：
式中，S为磨煤机的磨碗截面积。
需要说明的是，预警初始特征参数可以根据历史数据来选取定值，一般取值为0.2。
建模模块200，用于以修正系数为因变量，磨煤机的历史运行数据为自变量进行建模，从而得到修正系数与磨煤机的历史运行数据之间的函数关系；
具体地，修正系数与磨煤机的历史运行数据之间的函数关系具体为：
K＝f(G,Q,P1,P2,DP1,DP2,T1,T2)
式中，f为函数关系，P2为磨煤机出口压力，DP1为磨煤机差压，DP2为密封风磨煤机差压，T1为磨煤机入口风温，T2为磨煤机出口风温。
同时，函数f可以是线性函数，也可以是非线性函数，当函数关系f展开后，数关系具体为：
K＝k1*G+k2*Q+k3*P1+k4*P2+k5*DP1+k6*DP2+k7*T1+k8*T2
式中，k1至k8均为由建模得到的系数。
第二计算模块300，用于根据磨煤机的当前时刻的运行数据与对应的修正系数通过第一预置公式计算得到磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数；
可以理解的是，通过获取磨煤机当前时刻的实时运行数据，同时，通过函数关系获得K值，将实时运行数据和K值代入第一预置公式中，从而获得磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数。
第三计算模块400，根据磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数计算磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率；
具体地，预警实际特征参数变化率的计算公式为：
式中，dξ为预警实际特征参数变化率，ξt为当前时刻t的预警实际特征参数，ξt-N为当前时刻t前N时刻的预警实际特征参数。
判断模块500，用于通过比较预警实际特征参数变化率和预设的特征参数变化率阈值来判断磨煤机是否出现爆燃，当判定磨煤机出现爆燃，则发出预警信号。
可以理解的是，预设的特征参数变化率阈值根据调试参数来确定，而当预警实际特征参数变化率大于预设的特征参数变化率阈值时，则判定磨煤机出现爆燃。
进一步地，磨煤机爆燃快速预警系统还包括获取模块600，用于从预置的机组磨煤机的历史数据库中获取磨煤机的历史运行数据，历史运行数据包括磨煤机出力、磨煤机风量、磨煤机入口压力、磨煤机出口压力、磨煤机差压、密封风磨煤机差压、磨煤机入口风温和磨煤机出口风温。
需要说明的是，历史运行数据需涵盖磨煤机出力正常运行范围，以保证预警方法的适用性，例如：若磨煤机出力调节范围为20～60t/h，则该组历史运行数据应涵盖出力范围20～60t/h。
需要说明的是，本实施例通过建立修正系数与磨煤机的历史运行数据之间的函数关系后，能够根据任意时刻下磨煤机的的运行数据获取到修正系数，再通过第一预置公式计算得到磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数，再通过当前时刻的预警实际特征参数计算得到磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率，从而通过预警实际特征参数变化率来确定磨煤机是否出现爆燃，从而可以提前判断出磨煤机是否出现爆燃，并在判断出磨煤机出现爆燃时，发出预警信号。使得能够在爆燃发生的初始阶段就可以进行预警，极大地缩短了磨煤机预警的响应时间，避免了磨煤机设备的严重损坏以及能够对磨煤机运行进行快速干预。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种磨煤机爆燃快速预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据磨煤机的历史运行数据和所述磨煤机的预警初始特征参数通过第一预置公式获得修正系数，所述预警初始特征参数设为定值；
以所述修正系数为因变量，所述磨煤机的所述历史运行数据为自变量进行建模，从而得到所述修正系数与所述磨煤机的所述历史运行数据之间的函数关系；
根据所述磨煤机的当前时刻的运行数据与对应的所述修正系数通过所述第一预置公式计算得到所述磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数；
根据所述磨煤机的当前时刻的所述预警实际特征参数计算所述磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率；
通过比较所述预警实际特征参数变化率和预设的特征参数变化率阈值来判断所述磨煤机是否出现爆燃，当判定所述磨煤机出现爆燃，则发出预警信号。
2.根据权利要求1所述的磨煤机爆燃快速预警方法，其特征在于，所述根据磨煤机的历史运行数据和所述磨煤机的预警初始特征参数通过第一预置公式获得修正系数，所述预警初始特征参数设为定值的步骤之前包括：
从预置的机组磨煤机的历史数据库中获取所述磨煤机的所述历史运行数据，所述历史运行数据包括磨煤机出力、磨煤机风量、磨煤机入口压力、磨煤机出口压力、磨煤机差压、密封风磨煤机差压、磨煤机入口风温和磨煤机出口风温。
3.根据权利要求1或2所述的磨煤机爆燃快速预警方法，其特征在于，所述第一预置公式为：
式中，K为修正系数，P1为磨煤机入口压力，ξ为预警初始特征参数，ρ为气流密度，v为磨煤机的磨碗截面的平均速度，μ为磨煤机内的煤粉浓度；
其中，磨煤机内的煤粉浓度μ的计算公式为：
式中，G为磨煤机出力，Q为磨煤机风量，dM为原煤水分损失比例，Qmf为密封风量，Qmf取密封风磨煤机差压的开方值；
气流密度ρ的计算公式为：
式中，T为磨煤机入口风温和磨煤机出口风温的平均值，P为磨煤机入口压力和磨煤机出口压力的平均值；
磨煤机的磨碗截面的平均速度v的计算公式为：
式中，S为磨煤机的磨碗截面积。
4.根据权利要求3所述的磨煤机爆燃快速预警方法，其特征在于，所述修正系数与所述磨煤机的所述历史运行数据之间的函数关系具体为：
K＝f(G,Q,P1,P2,DP1,DP2,T1,T2)
式中，f为函数关系，P2为磨煤机出口压力，DP1为磨煤机差压，DP2为密封风磨煤机差压，T1为磨煤机入口风温，T2为磨煤机出口风温。
5.根据权利要求4所述的磨煤机爆燃快速预警方法，其特征在于，所述根据所述磨煤机的当前时刻的所述预警实际特征参数计算所述磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率的步骤中的计算公式为：
式中，dξ为预警实际特征参数变化率，ξt为当前时刻t的预警实际特征参数，ξt-N为当前时刻t前N时刻的预警实际特征参数。
6.一种磨煤机爆燃快速预警系统，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于根据磨煤机的历史运行数据和所述磨煤机的预警初始特征参数通过第一预置公式获得修正系数，所述预警初始特征参数设为定值；
建模模块，用于以所述修正系数为因变量，所述磨煤机的所述历史运行数据为自变量进行建模，从而得到所述修正系数与所述磨煤机的所述历史运行数据之间的函数关系；
第二计算模块，用于根据所述磨煤机的当前时刻的运行数据与对应的所述修正系数通过所述第一预置公式计算得到所述磨煤机的当前时刻的预警实际特征参数；
第三计算模块，根据所述磨煤机的当前时刻的所述预警实际特征参数计算所述磨煤机在预设时间内的预警实际特征参数变化率；
判断模块，用于通过比较所述预警实际特征参数变化率和预设的特征参数变化率阈值来判断所述磨煤机是否出现爆燃，当判定所述磨煤机出现爆燃，则发出预警信号。
7.根据权利要求6所述的一种磨煤机爆燃快速预警系统，其特征在于，还包括获取模块，用于从预置的机组磨煤机的历史数据库中获取所述磨煤机的所述历史运行数据，所述历史运行数据包括磨煤机出力、磨煤机风量、磨煤机入口压力、磨煤机出口压力、磨煤机差压、密封风磨煤机差压、磨煤机入口风温和磨煤机出口风温。
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