CN115790903A - 一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法、系统、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法、系统、设备及介质，预设氧源系统温度阈值，并实时检测氧源系统温度，若超出氧源系统温度阈值，则异常；基于氧源系统历史运行数据气源压力随时间的曲线，并形成空压机充气安全极限曲线，若某时刻对应的压力低于压力安全极限曲线对应时刻的压力值时，则异常；预设氧源系统过滤器压力阈值，实时检测上一级空压机过滤器前的压力值和此级空压机过滤器前的压力值的差值，若差值大于等于压力阈值，则异常；预设气源压力偏差阈值，实时采集气源压力值，采用三取相互偏差检查的方式判断气源压力是否异常；本申请提高了锅炉加氧工艺运行的安全性，节省了维护氧源系统的人工成本，且应用广泛。

Description

一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法、系统、设备及介质

技术领域

本发明属于电力行业锅炉自适应给水处理技术领域，具体涉及一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法、系统、设备及介质。

背景技术

锅炉加氧工艺不但能够钝化给水管道内壁，有效保护锅炉，还可以大幅降低水汽循环系统pH值，节能减排效益非常明显，因此加氧工艺的投运率逐年上升；同时，每个电厂对于成本控制越来越严格，降本增效的要求日渐提高，力求加氧的完全自动化，降低人工和维护成本。因此，加氧设备的长时间可靠的投运尤为重要。

而现有技术中全保护气态自动加氧设备氧源系统由空压机、空气储罐和压力传感器等元件组成，需要现场工作人员定期定时进行检测，通过与以往数据进行比较，或通过电路运行检测，进行判断是否出现异常情况，这样做效率低，人员投入成本大，同时不利于及时发现问题和解决问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法、系统、设备及介质，能够全方位监测和分析氧源系统的运行状态，构建全面的异常诊断方法，可提高全保护气态自动加氧设备氧源系统的可靠性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法包括以下步骤：

S1：预设氧源系统温度阈值，并实时检测氧源系统温度，若超出氧源系统温度阈值，则异常；

S2：基于氧源系统历史运行数据气源压力随时间的曲线，及单个空压机在关断气源出口阀和打开气源出口阀下气源压力随时间的曲线，形成空压机充气安全极限曲线，若某时刻对应的压力低于压力安全极限曲线对应时刻的压力值时，则异常；

S3：预设氧源系统过滤器压力阈值，实时检测上一级空压机过滤器前的压力值和此级空压机过滤器前的压力值的差值，若差值大于等于压力阈值，则异常；

S4：预设气源压力偏差阈值，实时采集气源压力值，采用三取相互偏差检查的方式判断气源压力是否异常。

进一步的，所述步骤S1中氧源系统温度判断过程为：

其中，T为空压机实时温度，℃；T阈值为空压机温度异常特征值，现场经验取值，℃；T室温为空压机所处环境实时温度，℃。

进一步的，在步骤S2中单个空压机在关断气源出口阀和打开气源出口阀下气源压力随时间的曲线为：

关断气源出口阀，手动运行单个空压机，记录充气过程中，气源压力随时间的曲线f₁(t)；

打开气源出口阀，手动运行单个空压机，记录充气过程中，气源压力随时间的曲线f₂(t)。

进一步的，在步骤S2中基于氧源系统历史运行数据气源压力随时间的曲线为不同运行时长下的f(t)曲线组。

进一步的，将f₁(t)、f₂(t)和f(t)曲线组整理在同一坐标系内，每时刻的压力值取最小值，进行取点连线寻找曲线组的下包线，形成空压机充气安全极限曲线f₃(t)；

若实时充气过程中某时刻对应的压力低于压力安全极限曲线f₃(t)对应时刻的压力值时，报警，空压机需停机维护。

进一步的，在步骤S3中过滤器异常的识别方法为：

其中，P出口压力为空压机气源出口压力实时监测点，位于空压机过滤器后，MPa；P一级压力为空压机过滤器前的一级压力实时监测点，MPa；P阈值为工业经验允许的压力差阈值，MPa。

进一步的，在步骤S4中三取相互偏差检查的方式为：取三个信号相互作偏差检查，剔除其中一个不正确的信号，剩余两个信号取均值，如果再坏一个，自动取第三个信号，如果全坏，就应该保持正常输出时的值，同时发出报警；

其中，P为参与气源系统自动运行逻辑的气源压力值，MPa；P1为气源压力监测点1号传感器实时压力值，MPa；P2为气源压力监测点2号传感器实时压力值，MPa；P3为气源压力监测点3号传感器实时压力值，MPa；P阈值为传感器测量允许偏差阈值，MPa。

一种加氧设备氧源系统的异常诊断系统，包括：

氧源系统温度异常诊断模块，用于预设氧源系统温度阈值，并实时检测氧源系统温度，若超出氧源系统温度阈值，则异常；

氧源系统充气异常诊断模块，用于基于氧源系统历史运行数据气源压力随时间的曲线，及单个空压机在关断气源出口阀和打开气源出口阀下气源压力随时间的曲线，形成空压机充气安全极限曲线，若某时刻对应的压力低于压力安全极限曲线对应时刻的压力值时，则异常；

氧源系统过滤器异常诊断模块，用于预设氧源系统过滤器压力阈值，实时检测上一级空压机过滤器前的压力值和此级空压机过滤器前的压力值的差值，若差值大于等于压力阈值，则异常；

氧源系统压力异常诊断模块，用于预设气源压力偏差阈值，实时采集气源压力值，采用三取相互偏差检查的方式判断气源压力是否异常。

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法、系统、设备及介质，预设氧源系统温度阈值，并实时检测氧源系统温度，若超出氧源系统温度阈值，则异常；基于氧源系统历史运行数据气源压力随时间的曲线，及单个空压机在关断气源出口阀和打开气源出口阀下气源压力随时间的曲线，形成空压机充气安全极限曲线，若某时刻对应的压力低于压力安全极限曲线对应时刻的压力值时，则异常；预设氧源系统过滤器压力阈值，实时检测上一级空压机过滤器前的压力值和此级空压机过滤器前的压力值的差值，若差值大于等于压力阈值，则异常；预设气源压力偏差阈值，实时采集气源压力值，采用三取相互偏差检查的方式判断气源压力是否异常；本申请对气源系统主要元件进行实时监测，实现了重要元件的运行状态全过程监测管理，提高了全保护自动加氧设备氧源系统应用过程的可靠性，从而提高了锅炉加氧工艺运行的安全性，节省了维护氧源系统的人工成本，且应用广泛。

附图说明

图1为本发明一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1：预设氧源系统温度阈值，并实时检测氧源系统温度，若超出氧源系统温度阈值，则异常；

S2：基于氧源系统历史运行数据气源压力随时间的曲线，及单个空压机在关断气源出口阀和打开气源出口阀下气源压力随时间的曲线，形成空压机充气安全极限曲线，若某时刻对应的压力低于压力安全极限曲线对应时刻的压力值时，则异常；

S3：预设氧源系统过滤器压力阈值，实时检测上一级空压机过滤器前的压力值和此级空压机过滤器前的压力值的差值，若差值大于等于压力阈值，则异常；

S4：预设气源压力偏差阈值，实时采集气源压力值，采用三取相互偏差检查的方式判断气源压力是否异常。

优选的，所述步骤S1中氧源系统温度判断过程为：

其中，T为空压机实时温度，℃；T阈值为空压机温度异常特征值，现场经验取值，℃；T室温为空压机所处环境实时温度，℃。

具体的，本领域技术人员可以通过加装空压机壳体温度计，实现氧源系统温度的实时监测，当温度异常时，结果以告警信息显示。

优选的，在步骤S2中单个空压机在关断气源出口阀和打开气源出口阀下气源压力随时间的曲线为：

关断气源出口阀，手动运行单个空压机，记录充气过程中，气源压力随时间的曲线f₁(t)；

打开气源出口阀，手动运行单个空压机，记录充气过程中，气源压力随时间的曲线f₂(t)。

进一步的，在步骤S2中基于氧源系统历史运行数据气源压力随时间的曲线为不同运行时长下的f(t)曲线组。

进一步的，将f₁(t)、f₂(t)和f(t)曲线组整理在同一坐标系内，每时刻的压力值取最小值，进行取点连线寻找曲线组的下包线，形成空压机充气安全极限曲线f₃(t)；若实时充气过程中某时刻对应的压力低于压力安全极限曲线f₃(t)对应时刻的压力值时，报警，空压机需停机维护。

具体的，本领域技术人员可以基于空压机充气过程存在压力随时间的特性曲线，该曲线通过实验测试获取，随着空压机运行时长的累积，该曲线向下偏移，形成一组曲线，最终，结合实验测试结果和运行历史数据，确定空压机充气安全极限曲线，当充气过程中压力值低于充气安全极限曲线时，识别出空压机充气异常S2，异常结果以告警信息显示。

优选的，在步骤S3中，通过加装过滤器前的一级压力监测点，实现空压机过滤器前后的压力差实时监测对比功能。压差反映过滤器是否存在堵塞问题，能实时监控空压机过滤器堵塞因素，为空压机可靠运行提供了有力支撑。通过阈值识别过滤器异常S3，异常结果以告警信息显示。在步骤S3中过滤器异常的识别方法为：

其中，P出口压力为空压机气源出口压力实时监测点，位于空压机过滤器后，MPa；P一级压力为空压机过滤器前的一级压力实时监测点，MPa；P阈值为工业经验允许的压力差阈值，MPa。

优选的，在步骤S4中气源压力监测点正常运行是气源系统自动运行的基础，通过加装气源压力监测点的传感器数量，提高气源系统自动运行的可靠性，进而提高了加氧设备氧源的可靠性，通过阈值识别压力传感器异常S4，异常结果以告警信息显示。

在步骤S4中三取相互偏差检查的方式为：取三个信号相互作偏差检查，剔除其中一个不正确的信号，剩余两个信号取均值，如果再坏一个，自动取第三个信号，如果全坏，就应该保持正常输出时的值，同时发出报警；

其中，P为参与气源系统自动运行逻辑的气源压力值，MPa；P1为气源压力监测点1号传感器实时压力值，MPa；P2为气源压力监测点2号传感器实时压力值，MPa；P3为气源压力监测点3号传感器实时压力值，MPa；P阈值为传感器测量允许偏差阈值，MPa。

本发明提供一种加氧设备氧源系统的异常诊断系统，包括：

氧源系统温度异常诊断模块，用于预设氧源系统温度阈值，并实时检测氧源系统温度，若超出氧源系统温度阈值，则异常；

氧源系统充气异常诊断模块，用于基于氧源系统历史运行数据气源压力随时间的曲线，及单个空压机在关断气源出口阀和打开气源出口阀下气源压力随时间的曲线，形成空压机充气安全极限曲线，若某时刻对应的压力低于压力安全极限曲线对应时刻的压力值时，则异常；

氧源系统过滤器异常诊断模块，用于预设氧源系统过滤器压力阈值，实时检测上一级空压机过滤器前的压力值和此级空压机过滤器前的压力值的差值，若差值大于等于压力阈值，则异常；

氧源系统压力异常诊断模块，用于预设气源压力偏差阈值，实时采集气源压力值，采用三取相互偏差检查的方式判断气源压力是否异常。

本发明提供一个优选实施例为：

步骤1：氧源系统温度异常诊断。加装空压机壳体温度计，实现氧源系统温度的实时监测，当空压机实时温度T减去空压机所处环境实时温度T_室温超过T阈值(100℃)时，氧源系统温度异常，结果以告警信息显示。

步骤2：氧源系统充气异常诊断。空压机充气过程存在压力随时间的特性曲线，通过实验测试和历史数据整理获得空压机充气安全极限曲线f₃(t)，见表1。

表1充气过程安全曲线

充气时间/min	1	3	5	10	15	20	30
								充气安全值/Mpa	0	2	4	6.8	9	11.5	13.5

若实时充气过程中某时刻对应的压力低于压力安全极限曲线f₃(t)对应时刻的压力值时，报警，空压机需停机维护。

步骤3：氧源系统过滤器异常诊断。压差反映过滤器是否存在堵塞问题，能实时监控空压机过滤器堵塞因素，为空压机可靠运行提供了有力支撑。通过P阈值识别过滤器异常S3，P阈值取值为0.5MPa，当空压机过滤器后气源出口压力实时监测点P_出口压力减去空压机过滤器前的一级压力实时监测点P_一级压力超过实验测试允许的压力差阈值P_阈值，异常结果以告警信息显示。

步骤4：氧源系统压力异常诊断。气源压力监测点正常运行是气源系统自动运行的基础，通过加装气源压力监测点的传感器数量，共安装3个压力传感器，提高气源系统自动运行的可靠性，进而提高了加氧设备氧源的可靠性。通过三取中方法，将气源压力监测点1号传感器实时压力值、气源压力监测点2号传感器实时压力值和气源压力监测点3号传感器实时压力值三个信号相互作偏差检查，剔除其中一个不正确的信号，剩余两个信号取均值作为参与气源系统自动运行逻辑的气源压力值，如果再坏一个，自动取第三个信号作为参与气源系统自动运行逻辑的气源压力值，如果全坏，就应该保持正常输出时的值，同时发出报警。

本发明再一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor、DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法的操作。

本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法的相应步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：预设氧源系统温度阈值，并实时检测氧源系统温度，若超出氧源系统温度阈值，则异常；

S2：基于氧源系统历史运行数据气源压力随时间的曲线，及单个空压机在关断气源出口阀和打开气源出口阀下气源压力随时间的曲线，形成空压机充气安全极限曲线，若某时刻对应的压力低于压力安全极限曲线对应时刻的压力值时，则异常；

S3：预设氧源系统过滤器压力阈值，实时检测上一级空压机过滤器前的压力值和此级空压机过滤器前的压力值的差值，若差值大于等于压力阈值，则异常；

S4：预设气源压力偏差阈值，实时采集气源压力值，采用三取相互偏差检查的方式判断气源压力是否异常。

2.根据权利要求1所述一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法，其特征在于，所述步骤S1中氧源系统温度判断过程为：

其中，T为空压机实时温度，℃；T阈值为空压机温度异常特征值，现场经验取值，℃；T室温为空压机所处环境实时温度，℃。

3.根据权利要求1所述一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法，其特征在于，在步骤S2中单个空压机在关断气源出口阀和打开气源出口阀下气源压力随时间的曲线为：

关断气源出口阀，手动运行单个空压机，记录充气过程中，气源压力随时间的曲线f₁(t)；

打开气源出口阀，手动运行单个空压机，记录充气过程中，气源压力随时间的曲线f₂(t)。

4.根据权利要求3所述一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法，其特征在于，在步骤S2中基于氧源系统历史运行数据气源压力随时间的曲线为不同运行时长下的f(t)曲线组。

5.根据权利要求4所述一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法，其特征在于，将f₁(t)、f₂(t)和f(t)曲线组整理在同一坐标系内，每时刻的压力值取最小值，进行取点连线寻找曲线组的下包线，形成空压机充气安全极限曲线f₃(t)；

若实时充气过程中某时刻对应的压力低于压力安全极限曲线f₃(t)对应时刻的压力值时，报警，空压机需停机维护。

6.根据权利要求1所述一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法，其特征在于，在步骤S3中过滤器异常的识别方法为：

其中，P出口压力为空压机气源出口压力实时监测点，位于空压机过滤器后，MPa；P一级压力为空压机过滤器前的一级压力实时监测点，MPa；P阈值为工业经验允许的压力差阈值，MPa。

7.根据权利要求1所述一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法，其特征在于，在步骤S4中三取相互偏差检查的方式为：取三个信号相互作偏差检查，剔除其中一个不正确的信号，剩余两个信号取均值，如果再坏一个，自动取第三个信号，如果全坏，就应该保持正常输出时的值，同时发出报警；

其中，P为参与气源系统自动运行逻辑的气源压力值，MPa；P1为气源压力监测点1号传感器实时压力值，MPa；P2为气源压力监测点2号传感器实时压力值，MPa；P3为气源压力监测点3号传感器实时压力值，MPa；P阈值为传感器测量允许偏差阈值，MPa。

8.一种加氧设备氧源系统的异常诊断系统，其特征在于，基于权利要求1-7所述任意项一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法，包括：

氧源系统温度异常诊断模块，用于预设氧源系统温度阈值，并实时检测氧源系统温度，若超出氧源系统温度阈值，则异常；

氧源系统充气异常诊断模块，用于基于氧源系统历史运行数据气源压力随时间的曲线，及单个空压机在关断气源出口阀和打开气源出口阀下气源压力随时间的曲线，形成空压机充气安全极限曲线，若某时刻对应的压力低于压力安全极限曲线对应时刻的压力值时，则异常；

氧源系统过滤器异常诊断模块，用于预设氧源系统过滤器压力阈值，实时检测上一级空压机过滤器前的压力值和此级空压机过滤器前的压力值的差值，若差值大于等于压力阈值，则异常；

氧源系统压力异常诊断模块，用于预设气源压力偏差阈值，实时采集气源压力值，采用三取相互偏差检查的方式判断气源压力是否异常。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述一种加氧设备氧源系统的异常诊断方法的步骤。

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