時(shí)間：2023-09-27 09:30:27
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【關(guān)鍵詞】電力工程；影響因素；電氣自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用
1影響電力工程運(yùn)行的因素
1.1自然因素。其因素主指在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，輸配線路必須已多個(gè)的地區(qū)和自然環(huán)境中穿插，而其地區(qū)的氣候環(huán)境與天氣變幻都能對(duì)電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施存在一定程度的干擾和損害，例如線路老化等方面。如此就會(huì)導(dǎo)致電力輸配線路運(yùn)行造成巨大干擾，更甚者會(huì)發(fā)生漏電、斷電的情況，影響社會(huì)安定性。
1.2人為因素。人為因素在電力工程的運(yùn)行影響作用中重點(diǎn)顯示在管理不完善這方面。也就是在電能的管理中，管理人員沒使用任何與時(shí)的科學(xué)管理方式對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)施有效管理，管理意識(shí)比較薄弱或偏離強(qiáng)化，在電力工程運(yùn)行管理中無任何責(zé)任感，如此就極易導(dǎo)致電力安全問題的發(fā)生。
1.3技術(shù)設(shè)備因素。電力能源的輸送，配置和管理過程中，因?yàn)殡娏こ倘藛T的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)參差不齊，高尖綜合型技術(shù)缺少，而且，電力輸配網(wǎng)線和設(shè)備自身的質(zhì)量、功能局限性，通常就會(huì)造成電力能源輸配問題。
2 電氣自動(dòng)化技術(shù)概述
電氣自動(dòng)化技術(shù)是將現(xiàn)代的電子技術(shù)、信息的處理技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)融為一體的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的綜合技術(shù)，是在電力工程的電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控以及監(jiān)視管理的有效地途徑。電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力工程中發(fā)揮著越來越重要的作用，在新技術(shù)的廣泛應(yīng)用下，傳統(tǒng)的技術(shù)正在逐漸的被取代，從而更加促進(jìn)了電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。電氣自動(dòng)化技術(shù)，為電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行提供了良好的條件，并且隨著發(fā)展，電力系統(tǒng)也得到了更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的要求主要有：①保證電力系統(tǒng)各部分的技術(shù)要求，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全以及經(jīng)濟(jì)，并以設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行為主要的依據(jù)，保證操作人員實(shí)際的控制和協(xié)調(diào)；②盡量的利用電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行安全性能的改善，從而可以減少事故，并能夠節(jié)省人力，避免緊急事故的發(fā)生和發(fā)展；③還要對(duì)電力系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)以及參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)、收集并對(duì)之進(jìn)行處理，保證各系統(tǒng)的正常運(yùn)行；④保證電力系統(tǒng)各部分的安全以及經(jīng)濟(jì)。
3 電力工程中的電氣自動(dòng)化技術(shù)
3.1變電站自動(dòng)化。電力系統(tǒng)中變電站與輸配電線路是聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶的主要環(huán)節(jié)。變電站自動(dòng)化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴(kuò)大對(duì)變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運(yùn)行水平。變電站自動(dòng)化的內(nèi)容就是對(duì)站內(nèi)運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點(diǎn)是全微機(jī)化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備；二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，盡量采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號(hào)電纜；操作監(jiān)視實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化；運(yùn)行管理、記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
3.2電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化?，F(xiàn)代的電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)信息收集和顯示系統(tǒng)，以及供實(shí)時(shí)計(jì)算、分析、控制用的軟件系統(tǒng)。信息收集和顯示系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、屏幕顯示、安全檢測(cè)、運(yùn)行工況計(jì)算分析和實(shí)時(shí)控制的功能。在發(fā)電廠和變電站的收集信息部分稱為遠(yuǎn)動(dòng)端，位于調(diào)度中心的部分稱為調(diào)度端。軟件系統(tǒng)由靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)、自動(dòng)發(fā)電控制、最優(yōu)潮流、自動(dòng)電壓與無功控制、負(fù)荷預(yù)測(cè)、最優(yōu)機(jī)組開停計(jì)劃、安全監(jiān)視與安全分析、緊急控制和電路恢復(fù)等程序組成。
3.3發(fā)電廠分散測(cè)控系統(tǒng)（DCS）。發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)（DCS）一般采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由過程控制單元（PCU）、運(yùn)行員工作站（OS）、工程師工作站（ES）和冗余的高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）組成。過程控制單元（PCU）由可冗余配置的主控模件（MCU）和智能I/O模件組成。MCU模件通過冗余的I/O總線與智能I/O模件通訊。PCU直接面向生產(chǎn)過程，接受現(xiàn)場(chǎng)變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關(guān)量、脈沖量等信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算處理后進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示和打印以及輸出信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成生產(chǎn)過程的監(jiān)測(cè)、控制和聯(lián)鎖保護(hù)等功能。運(yùn)行員工作站（OS）和工程師工作站（ES）提供了人機(jī)接口。運(yùn)行員工作站接收PCU發(fā)來的信息和向PCU發(fā)出指令，為運(yùn)行操作人員提供監(jiān)視和控制機(jī)組運(yùn)行的手段，工程師工作站為維護(hù)工程師提供系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置和修改、系統(tǒng)診斷和維護(hù)等手段。
4電力工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
4.1現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是指在電力工程現(xiàn)場(chǎng)將智能的自動(dòng)化裝置以及儀表控制設(shè)備進(jìn)行連接，形成一體化的多向、串行、多站和數(shù)字化的信息網(wǎng)絡(luò)，從而可以將數(shù)字通信、控制、智能傳感器以及計(jì)算機(jī)等融為一體而形成的綜合性的技術(shù)。在電力工程中，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以將變送器所控制的總的用電量收集后，將信號(hào)進(jìn)行控制后集中到主控計(jì)算機(jī)上，然后根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算進(jìn)而做出判斷，并最終將指令發(fā)送到控制設(shè)備上，從而實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用是通過分散電力工程中的控制功能，并配備相應(yīng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行被控設(shè)備的信息處理，將信息與計(jì)算機(jī)相連接后，便不需要實(shí)現(xiàn)整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的控制，只需對(duì)信息進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)度即可。實(shí)踐證明，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)前置機(jī)與上位機(jī)的配合，可以從下方進(jìn)行電力工程的控制，并且可以通過儀表進(jìn)行控制，并最終實(shí)現(xiàn)高性能的電力系統(tǒng)的控制功能。在電力調(diào)度化技術(shù)日益發(fā)展的情況下，可以滿足數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)的多樣化需求，并最終將電力系統(tǒng)中各個(gè)信息進(jìn)行交換以及共享，實(shí)現(xiàn)電力工程的順利進(jìn)行以及電力系統(tǒng)的日益完善。
4.1主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用主要是用于電力系統(tǒng)的監(jiān)視系統(tǒng)中，因此，這對(duì)系統(tǒng)的開發(fā)、繼承、封裝等都有很大的作用，引發(fā)了軟件技術(shù)的變革。主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在電力系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可，并用來支持對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)，因此與一般的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)相比，主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)主要是對(duì)技術(shù)以及主動(dòng)功能的技術(shù)支持，因此，在電力工程中也得到了廣泛的應(yīng)用。主動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)是利用系統(tǒng)的監(jiān)視功能，對(duì)對(duì)象函數(shù)進(jìn)行利用，從而可以實(shí)現(xiàn)電力工程中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用，隨著觸發(fā)機(jī)制的使用，數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)視得到了很好的控制與實(shí)現(xiàn)，從而節(jié)省了數(shù)據(jù)寫入以及讀出的時(shí)間，還對(duì)數(shù)據(jù)管理功能充分的進(jìn)行利用，并得到了技術(shù)上的保證。當(dāng)前，我國(guó)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)得到了很廣泛的應(yīng)用，并且監(jiān)視系統(tǒng)也得到了很好的發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力工程以及日后的電力系統(tǒng)中并將得到更為完善的應(yīng)用。
5 結(jié)束語
電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，從上個(gè)世紀(jì)五十年代開始發(fā)展到今天，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)從開始局限于單項(xiàng)自動(dòng)裝置，到廣泛采用遠(yuǎn)動(dòng)通信技術(shù)裝設(shè)模擬式調(diào)頻裝置和經(jīng)濟(jì)功率分配裝置，再到后來以計(jì)算機(jī)為主體的電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)逐步邁入現(xiàn)代化發(fā)展的軌道。隨著電力工程的發(fā)展，電氣自動(dòng)化程度將會(huì)越來越高，智能電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用也越來越廣泛。
參考文獻(xiàn)：
[1]孫琥.科學(xué)發(fā)展觀旗幟下的工業(yè)電氣自動(dòng)化發(fā)展[J].硅谷，2009.
關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器 折算壓差 清潔因子
中圖分類號(hào)：TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）005-046-02
1 前言
回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是位于鍋爐尾部煙道的低溫受熱面，相比于管式空氣預(yù)熱器，回轉(zhuǎn)式空預(yù)器具有結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省鋼材與場(chǎng)地，安裝布置方便等優(yōu)點(diǎn)，因而在大型電站鍋爐中被廣泛采用。但是由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，造成容易發(fā)生積灰，過量的積灰將造成傳熱惡化，增大阻力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成受熱面堵塞，使鍋爐出力下降甚至造成停爐事故。
實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，相比于鍋爐的其他受熱面，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的運(yùn)行狀況受積灰影響更為明顯，而且需要進(jìn)行更多的吹灰，因此及時(shí)的對(duì)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器受熱面進(jìn)行吹灰清掃操作，對(duì)維持其正常運(yùn)行是非常重要的。傳統(tǒng)的吹灰操作是按照運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，定時(shí)定量進(jìn)行吹灰，同時(shí)，在必要的時(shí)候可根據(jù)運(yùn)行人員憑借經(jīng)驗(yàn)對(duì)吹灰頻率進(jìn)行微調(diào)。這種吹灰方式主觀因素影響大，缺乏可操作性。不適當(dāng)?shù)拇祷页藭?huì)消耗大量的蒸汽，造成熱量浪費(fèi)外，還會(huì)損傷受熱面，縮短其壽命。因此空預(yù)器受熱面積灰狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)優(yōu)化吹灰操作是非常有必要的。
監(jiān)測(cè)積灰狀態(tài)的核心是受熱面清潔因子的計(jì)算，本文結(jié)合空預(yù)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了清潔因子計(jì)算模型，使用某燃煤電站330MW鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示該模型能反映空氣預(yù)熱器積灰狀態(tài)，同時(shí)指出了現(xiàn)有吹灰策略存在過吹和吹灰不及時(shí)現(xiàn)象。
2 折算壓差模型
運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，空預(yù)器吹灰前后煙氣溫度變化不大，利用傳熱特性來計(jì)算清潔因子難以反映積灰狀態(tài)?；剞D(zhuǎn)式空預(yù)器的結(jié)構(gòu)決定了，積灰后，其流通截面變小，煙氣流速加快，受熱面壁面粗糙度變大，流動(dòng)阻力增加。因此，通過流動(dòng)特性計(jì)算清潔因子是可行的。
3 模型驗(yàn)證和分析
某330MW燃煤電廠使用兩臺(tái)型號(hào)為L(zhǎng)AP10320/2300的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，每臺(tái)空預(yù)器均配有兩臺(tái)吹灰器，一臺(tái)位于煙氣入口（蒸汽），一臺(tái)位于煙氣出口（雙介質(zhì)）。每臺(tái)吹灰器上均配有半伸縮式吹槍，使用過熱蒸汽或過熱蒸汽和高壓水作為吹灰介質(zhì)。運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，每個(gè)運(yùn)行班（6個(gè)小時(shí)）吹灰兩次。
從機(jī)組歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中隨機(jī)抽取一天的數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，選取該日期前后各5天中計(jì)算得到的最小折算壓差作為空預(yù)器在清潔狀態(tài)下的折算壓差進(jìn)行清潔因子計(jì)算。一天中清潔因子的計(jì)算結(jié)果見圖1，可以發(fā)現(xiàn)，在清潔因子較小，即積灰比較嚴(yán)重的時(shí)候進(jìn)行吹灰，清潔因子有較為明顯的上升，之后慢慢回落。在清潔因子較大的情況下，回落速度較快，之后隨著積灰增加，空預(yù)器受熱面上的灰被煙氣帶走的速率增加，飛灰落到受熱面上的速率和被帶走的速率趨于一致，積灰速率變慢，清潔因子下降趨勢(shì)減緩，模型計(jì)算結(jié)果基本符合預(yù)期。
研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的吹灰策略并不經(jīng)濟(jì)，出現(xiàn)了吹灰過多和積灰嚴(yán)重時(shí)不及時(shí)吹灰現(xiàn)象。從圖1可以看出，在1：25和2：54進(jìn)行的兩次吹灰時(shí)間間隔過短，此時(shí)受熱面積灰較少，吹灰效果并不明顯；8：22和13：20的兩次吹灰則由于吹灰時(shí)間間隔較長(zhǎng)，受熱面上積灰較多，吹灰前后清潔因子有較大的提高，吹灰效果明顯，但是空預(yù)器長(zhǎng)時(shí)間工作在積灰嚴(yán)重的工況下，可能從某些方面影響了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
鍋爐在運(yùn)行過程中，受到各種不穩(wěn)定因素的作用以及熱工參數(shù)測(cè)量設(shè)備存在較大測(cè)量誤差，盡管加入了取平均等濾波處理，計(jì)算清潔因子存在小范圍的波動(dòng)和部分異常的變化趨勢(shì)仍不可避免，需要對(duì)模型進(jìn)一步完善。同時(shí)在積灰監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，如何建立安全經(jīng)濟(jì)的吹灰規(guī)程也是需要進(jìn)一步研究的問題。
4 結(jié)論
折算壓差模型可以幫助運(yùn)行人員直觀地監(jiān)測(cè)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器受熱面的積灰狀態(tài)，指導(dǎo)其進(jìn)行安全經(jīng)濟(jì)的吹灰，避免過吹，造成蒸汽浪費(fèi)和設(shè)備磨損或吹灰不及時(shí)，影響設(shè)備運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
1熱點(diǎn)因子計(jì)算方法
熱點(diǎn)因子計(jì)算方法主要有3種：乘積法、統(tǒng)計(jì)法和混合法。乘積法是指把反應(yīng)堆內(nèi)可能出現(xiàn)的各種最不利因素連乘起來；該方法過于保守，不利于提高反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性。統(tǒng)計(jì)法是指把反應(yīng)堆內(nèi)可能出現(xiàn)的各種不利因素的變化看出按統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布，然后再按統(tǒng)計(jì)規(guī)律去綜合各參數(shù)對(duì)計(jì)算參數(shù)的影響；這樣的計(jì)算結(jié)果有一定的超過設(shè)計(jì)限值的概率，在一定程度上不利于反應(yīng)堆的安全?；旌戏ㄊ墙橛谏鲜鰞煞N方法之間的一種方法，它把與元件加工、裝配等有關(guān)的參數(shù)當(dāng)做統(tǒng)計(jì)分布，這些參數(shù)先按統(tǒng)計(jì)法處理得出一個(gè)熱點(diǎn)因子，然后再與其他熱點(diǎn)因子連乘，最后得到一個(gè)總的熱點(diǎn)因子。為了保證反應(yīng)堆的安全，同時(shí)提高反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性，混合法是最好的分析方法。本文采用混合法對(duì)多層套管元件的工程熱點(diǎn)因子敏感性分析。
2HFETR熱點(diǎn)因子計(jì)算
2.1燃料元件熱工分析
燃料元件盒表面的名義壁溫可表示成。
2.2工程因子
為了對(duì)貯存水池的散熱能力進(jìn)行計(jì)算，必須對(duì)貯存水池內(nèi)的現(xiàn)有熱源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，給出不同儲(chǔ)存歷史的乏燃料元件剩余釋熱。選用“魏格納-韋”經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)水池內(nèi)的乏燃料元件剩余釋熱計(jì)算。王家豐等于1979年根據(jù)元件加工標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)的熱工水力試驗(yàn)結(jié)果及運(yùn)行定值等確定了HFETR的熱點(diǎn)因子[1]（簡(jiǎn)稱為“1979版”）。根據(jù)現(xiàn)目前反應(yīng)堆運(yùn)行測(cè)量技術(shù)、HFETR燃料組件技術(shù)條件[2-6]、HFETR熱工計(jì)算方法[7-8]等方面，提出一套新的工程因子（簡(jiǎn)稱為“2013版”）?！?013版”對(duì)不確定的參數(shù)沿用以往的值，與1979年的工程因子的比較見表1。
2.3計(jì)算結(jié)果比較及分析
2.3.1各層燃料元件最高壁溫計(jì)算結(jié)果比較以HFETR85-II爐各燃耗步中最大盒功率的燃料元件為分析對(duì)象，反應(yīng)堆運(yùn)行功率為75MW。設(shè)定一次水入口水溫45℃，燃料元件入口平均流速6.74m/s。首先利用HFETR帶肋多層套管元件流場(chǎng)及溫度場(chǎng)數(shù)值模擬程序CASH計(jì)算得出燃料元件名義參數(shù)，再以此為輸入，利用GCYZ程序?qū)θ剂显跍氐墓こ桃蜃訙厣M(jìn)行計(jì)算。兩套不同的工程因子附加溫升及各層燃料元件最高壁溫見表2。由計(jì)算結(jié)果可以看出，修正后的工程因子加溫升較以前降低，平均小6.02℃，而最大壁溫處的工程因子附加溫升可降低6.83℃。可以看出，以往所考慮的工程因子是偏保守的。
2.3.2HFETR85-II爐燃料元件熱工計(jì)算比較根據(jù)物理計(jì)算結(jié)果，計(jì)算出不同燃耗棒位下的熱盒元件運(yùn)行功率下壁面最高溫度，以及根據(jù)HFETR元件穩(wěn)態(tài)工況下的熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，計(jì)算出不同燃耗棒位下當(dāng)燃料元件包殼最高溫度達(dá)到190℃時(shí)，熱盒元件及相應(yīng)的HFETR堆芯允許運(yùn)行功率（表3）。表3中PB為元件盒功率。為反應(yīng)堆最大允許功率。由計(jì)算結(jié)果可以看出，修正工程因子后不同燃耗棒位下的熱盒元件運(yùn)行功率下壁面最高溫度的工程因子附加溫升較以前降低約5.8℃，各不同燃耗棒位下HFETR堆芯允許運(yùn)行功率提高約5MW。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞：氣動(dòng)力；工程估算；自動(dòng)處理；Matlab應(yīng)用
1 前言
在飛機(jī)研制設(shè)計(jì)方案初期，由機(jī)初步設(shè)計(jì)方案的參數(shù)需要經(jīng)常調(diào)整，而通過風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算獲取飛機(jī)氣動(dòng)力參數(shù)比較耗時(shí)，難以在較短時(shí)間內(nèi)跟上參數(shù)調(diào)整的步伐，工程估算方法能夠快速得出飛機(jī)不同氣動(dòng)布局的主要?dú)鈩?dòng)特性，以便通過反復(fù)迭代來對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此工程估算在這期間占有比較重要的地位。然而，當(dāng)前使用的工程估算的計(jì)算方法已經(jīng)嚴(yán)重落后，沒有最大限度展現(xiàn)出它在飛機(jī)方案設(shè)計(jì)階段所具有的優(yōu)勢(shì)，其中主要問題在于：
1.1 目前采用的工程估算方法耗費(fèi)的時(shí)間太長(zhǎng)：工程估算的計(jì)算公式主要來源于大量風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果和前人經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，大部分屬于半經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算過程中很多的氣動(dòng)參數(shù)要查閱圖表，根據(jù)目前型號(hào)飛機(jī)的工程估算來看，提供一套完整的飛機(jī)氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)，至少要查300個(gè)左右的圖表，一個(gè)熟練的設(shè)計(jì)人員將近75%的時(shí)間耗費(fèi)在查圖取數(shù)上面，極大浪費(fèi)了人力。
1.2 計(jì)算的結(jié)果累積誤差較大：查表取數(shù)的過程中，圖表網(wǎng)格稀疏，數(shù)據(jù)取值存在誤差，并且不同設(shè)計(jì)人員從圖上讀到的數(shù)據(jù)也存在差異，而飛機(jī)的氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)是相互聯(lián)系相互影響的，前面導(dǎo)數(shù)的計(jì)算誤差對(duì)后續(xù)導(dǎo)數(shù)的計(jì)算有很大的影響，這種誤差的積累造成計(jì)算結(jié)果精度較差。
1.3 計(jì)算結(jié)果重復(fù)性不高：一方面，由于計(jì)算公式?jīng)]有固化，因而同一總體參數(shù)下不同期的計(jì)算結(jié)果可能存在差異，另一方面，同一設(shè)計(jì)人員在不同時(shí)間的查圖所得數(shù)據(jù)也存在差異。
出現(xiàn)這些問題的根源就是沒有形成一套完整的自動(dòng)化處理軟件或者計(jì)算程序，結(jié)合目前的實(shí)際情況，文章基于Matlab等一些工程應(yīng)用軟件，提出一種方便、有效、快速實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)氣動(dòng)力工程估算自動(dòng)處理的方法。
2 實(shí)現(xiàn)工程估算程序化處理的方案流程
計(jì)劃方案如圖1。
圖1 工程估算程序化處理方案的流程示意圖
方案流程說明：第一步，建立整體方案的標(biāo)準(zhǔn)化庫(kù)，由于整個(gè)方案實(shí)現(xiàn)的子程序和涉及的飛機(jī)氣動(dòng)力參數(shù)很多，為了便于設(shè)計(jì)人員相互協(xié)作并且使程序調(diào)用參數(shù)方便，在方案實(shí)施開始階段要統(tǒng)一規(guī)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式、各全局變量符號(hào)的定義、功能函數(shù)的命名方式等。第二步，開始對(duì)所有的曲線圖表數(shù)字化，每條曲線存儲(chǔ)為二維數(shù)組，同一圖表的曲線統(tǒng)一存儲(chǔ)在一個(gè)結(jié)構(gòu)變量名下，最后根據(jù)命名規(guī)則存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)文件。第三步，編寫查圖所需參數(shù)的子函數(shù)，調(diào)用圖表數(shù)據(jù)文件并根據(jù)曲線形態(tài)編寫插值函數(shù)，然后存儲(chǔ)為標(biāo)準(zhǔn)的M文件；然后根據(jù)飛機(jī)氣動(dòng)特性分類，根據(jù)參考公式和適用范圍，編寫每部分的子函數(shù)。第四步，對(duì)主程序的主要部分分別定義，做到計(jì)算狀態(tài)、參數(shù)輸入、計(jì)算方式的定義都通俗易懂，然后對(duì)程序各部分調(diào)試，驗(yàn)證程序運(yùn)行無誤并且沒有沖突。第五步，對(duì)結(jié)果輸出格式進(jìn)行描述，調(diào)用曲線繪圖等功能。第六步，后期處理工作，主要是編寫可視化界面，方便結(jié)果的輸入和輸出，對(duì)飛機(jī)的氣動(dòng)特性有更直觀的描述。
3 實(shí)現(xiàn)過程
3.1 圖表曲線的數(shù)據(jù)化處理
由于工程估算需要查閱大量圖表，因此首先解決的是聯(lián)合getdata、Excel、Matlab軟件的功能實(shí)現(xiàn)圖表曲線的數(shù)據(jù)化過程：利用getdata軟件主要利用它的自動(dòng)取點(diǎn)功能，Excel可以將取到的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行單調(diào)排序，利用Matlab讀取數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)統(tǒng)一格式。以飛機(jī)機(jī)翼零升阻力估算時(shí)的升力面修正因子的經(jīng)驗(yàn)曲線為例，它是馬赫數(shù)和機(jī)翼最大厚度線后掠角的函數(shù)，數(shù)據(jù)化建模的過程如下：
3.1.1 把圖像保存為.BMP位圖文件，然后導(dǎo)入getdata軟件，利用getdata軟件定義好縱橫坐標(biāo)，利用它的自動(dòng)取點(diǎn)功能把每條曲線轉(zhuǎn)化成二維數(shù)組。得到的二維數(shù)組一定保證X坐標(biāo)為單調(diào)函數(shù)（可以借助EXCEL的升序排列功能）。
3.1.2 在Matlab中建立圖表數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)變量，例如：curve（M1，M2，M3，M4），假設(shè)M1， M2， M3， M4分別表示M1=0.25，M2=0.6，M3=0.8，M4=0.9的四條曲線，通過把取點(diǎn)得到的四個(gè)二維數(shù)組分別賦值給curve.M1，curve.M2，curve.M3，curve.M4。
3.1.3 利用Matlab的SAVE功能將結(jié)構(gòu)變量存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)文件，例如：save curveXXX.mat curve（具體運(yùn)用時(shí)可根據(jù)圖表編號(hào)來命名，方便查找）以便以后的程序直接調(diào)用取值。
3.2 建立曲線取值的子函數(shù)
建立圖表數(shù)據(jù)庫(kù)后，還要從數(shù)據(jù)庫(kù)中準(zhǔn)確查找所對(duì)應(yīng)的參數(shù)，才能達(dá)到精確取值的目的，根據(jù)2.1節(jié)建立的數(shù)據(jù)文件，如果給出最大厚度線后掠角？撰t/c，max和馬赫數(shù)M，這就需要從curveXXX.mat文件中檢索出所對(duì)應(yīng)的RLS值。由于原始圖表里面只有四條曲線，相對(duì)應(yīng)只有四個(gè)二維數(shù)組，如果要查找任意馬赫數(shù)下的RLS，那么唯一的辦法就是插值，插值的具體方法可以用兩點(diǎn)線性插值，三點(diǎn)線性插值或者非線性插值，選用什么方法根據(jù)曲線形態(tài)來決定。如果這些都寫到主程序，那么會(huì)造成不易修改而且容易出錯(cuò)，為避免程序臃腫，可以使用Matlab的特色功能，建立一個(gè)曲線取值的功能函數(shù)。這個(gè)功能函數(shù)（M文件）可以供任何子函數(shù)調(diào)用。
3.3 創(chuàng)建分塊函數(shù)
根據(jù)飛機(jī)氣動(dòng)力工程估算主要內(nèi)容，可以根據(jù)飛機(jī)的氣動(dòng)特性分類建立分塊函數(shù)，如升力特性、阻力特性、俯仰力矩特性等；也可以根據(jù)飛機(jī)部件來定義，例如機(jī)翼氣動(dòng)特性、機(jī)身氣動(dòng)特性、尾身組合體氣動(dòng)特性等。分塊函數(shù)是互不干擾，可以互相調(diào)用彼此結(jié)果。以升力特性計(jì)算為例，其創(chuàng)建過程為：
3.3.1 定義函數(shù)function[Cy0，Cymax，C■■，？琢0，…]=ShengLiTeXing（bA，l，S，…），其中括號(hào)里面Cy0，Cymax，C■■，？琢0表示函數(shù)返回值，也就是要計(jì)算的氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)方面輸出，可根據(jù)需要進(jìn)行添加；小括號(hào)里面bA，l，S表示變量名，也就是需要輸入的飛機(jī)總體參數(shù)。
3.3.2 編寫各氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)的計(jì)算過程，例如需要查圖1的曲線數(shù)值，那么可以直接調(diào)用子函數(shù)RLS=curve（M，？撰t/c，max）讀取數(shù)據(jù)。
3.3.3 將計(jì)算的各參數(shù)結(jié)果統(tǒng)一存在規(guī)定格式的文件中，方便其它函數(shù)調(diào)用數(shù)據(jù)。
3.4 主程序運(yùn)行示意圖
前面建立很多各部分子函數(shù)和分塊函數(shù)，其主要目的是簡(jiǎn)化主程序行數(shù)，方便輸入，方便讀寫，復(fù)雜部分均寫成了函數(shù)，讓沒有使用過Matlab的設(shè)計(jì)人員也能夠嫻熟調(diào)用函數(shù)并進(jìn)行計(jì)算，以圖2為例，主程序僅包含四個(gè)部分內(nèi)容：
3.4.1 標(biāo)號(hào)1部分的主要功能是進(jìn)行計(jì)算空間的內(nèi)存清理和所有計(jì)算方法的來源（參考資料），這部分不需要改動(dòng)，僅供分析計(jì)算結(jié)果時(shí)參考；
3.4.2 標(biāo)號(hào)2部分是計(jì)算狀態(tài)輸入和說明，包含飛行馬赫數(shù)、飛行高度、大氣運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)等，和所要計(jì)算的飛機(jī)飛行狀態(tài)密切相關(guān)；
3.4.3 標(biāo)號(hào)3部分主要是飛機(jī)主要幾何參數(shù)輸入，例如機(jī)翼形狀參數(shù)，機(jī)身外形參數(shù)以及尾翼外形參數(shù)等，此處要求參數(shù)盡可能簡(jiǎn)化，中間參數(shù)不需要輸入，具體輸入?yún)?shù)需求根據(jù)計(jì)算內(nèi)容而定。
3.4.4 標(biāo)號(hào)4部分為主要的計(jì)算內(nèi)容，根據(jù)需要計(jì)算的氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)來調(diào)用相關(guān)函數(shù)，也可以在此對(duì)所需要的氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)進(jìn)行輸出。例如，需要查看全機(jī)的C■■，那么僅需要輸入C■■即可在Matlab主程序的運(yùn)行狀態(tài)欄即可看到C■■的輸出結(jié)果。
4 界面可視化
根據(jù)前三節(jié)實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)力工程估算的自動(dòng)處理的整個(gè)過程，并且程序也能夠被不熟悉Matlab的人員操作使用，但存在參數(shù)輸入不方便，容易對(duì)總體參數(shù)的輸入產(chǎn)生錯(cuò)誤，并且輸出結(jié)果不便查找（需要對(duì)照符號(hào)表查找計(jì)算的導(dǎo)數(shù)符號(hào)）數(shù)值，輸出不直觀等問題。因而，需要對(duì)整個(gè)方案進(jìn)行后期的可視化封裝，這不僅使界面明了清晰，并且還可以對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行特定處理，更加直觀體現(xiàn)飛機(jī)的氣動(dòng)特性。
4.1 參數(shù)輸入功能：建立參數(shù)輸入對(duì)話界面，通過中文文字說明，參數(shù)輸入過程將不再需要和符號(hào)一一對(duì)應(yīng)，這不僅減小了人為的輸入錯(cuò)誤，也提高了效率。
4.2 計(jì)算與數(shù)據(jù)輸出： 參數(shù)輸入完成以后，即可點(diǎn)擊開始計(jì)算，默認(rèn)狀態(tài)下時(shí)將把可能計(jì)算的所有氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)完全計(jì)算，實(shí)際編寫程序時(shí)可加入對(duì)特定的導(dǎo)數(shù)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算完成后可以將計(jì)算結(jié)果按已設(shè)定好的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行輸出。
5 結(jié)束語
飛機(jī)氣動(dòng)力工程估算是飛機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作，它的發(fā)展關(guān)系飛機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)的時(shí)間和成本。文章通過Matlab軟件，提供了一種飛機(jī)氣動(dòng)力工程估算程序化自動(dòng)處理方法，對(duì)存在的主要技術(shù)問題提供了解決的辦法。這種工程估算程序化自動(dòng)處理方法在XXX飛機(jī)氣動(dòng)力工程估算的過程中實(shí)現(xiàn)部分應(yīng)用，體現(xiàn)出了高效、快捷的特點(diǎn)，并且計(jì)算結(jié)果的重復(fù)性精度很高。不足之處是功能還不是很強(qiáng)大。參考國(guó)內(nèi)外同行在這方面的經(jīng)驗(yàn)，基于文章基礎(chǔ)，可以在后續(xù)工作將逐步加入結(jié)果分析、參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)等功能，為設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)較為完善的計(jì)算處理軟件。
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作者簡(jiǎn)介：陳春鵬，男，工程師，研究方向：飛機(jī)氣動(dòng)力設(shè)計(jì)。
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整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中采用獨(dú)立或整體化空氣分離裝置的探討高健 倪維斗 李政 (152)
通過聯(lián)產(chǎn)甲醇提高整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的變負(fù)荷性能馮靜 倪維斗 李政 (157)
樺甸油頁(yè)巖及半焦孔結(jié)構(gòu)的特性分析孫佰仲 王擎 李少華 王海剛 孫保民 (163)
含表面裂紋T型葉根應(yīng)力強(qiáng)度因子的數(shù)值計(jì)算王立清 蓋秉政 (169)
600MW機(jī)組排汽管道內(nèi)濕蒸汽的數(shù)值模擬石磊 張東黎 陳俊麗 李國(guó)棟 (172)
額定功率下抽汽壓損對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響郭民臣 劉強(qiáng) 芮新紅 (176)
汽輪機(jī)排汽焓動(dòng)態(tài)在線計(jì)算模型的研究閆順林 徐鴻 李永華 王俊有 (181)
扇形噴孔氣膜冷卻流場(chǎng)的大渦模擬郭婷婷 鄒曉輝 劉建紅 李少華 (185)
高速旋轉(zhuǎn)光滑面迷宮密封內(nèi)流動(dòng)和傳熱特性的研究晏鑫 李軍 豐鎮(zhèn)平 (190)
微型燃?xì)廨啓C(jī)向心透平的性能試驗(yàn)鄧清華 倪平 豐鎮(zhèn)平 (195)
微型燃?xì)廨啓C(jī)表面式回?zé)崞鞯膽?yīng)力分析張冬潔 王軍偉 梁紅俠 曾敏 王秋旺 (200)
鍋爐技術(shù)
大容量余熱鍋爐汽包水位的建模分析王強(qiáng) 曹小玲 蘇明 (205)
新型內(nèi)直流外旋流燃燒器流場(chǎng)特性的研究周懷春 魏新利 (210)
汽包鍋爐蓄熱系數(shù)的定量分析劉鑫屏 田亮 趙征 劉吉臻 (216)
吹灰對(duì)鍋爐對(duì)流受熱面?zhèn)鳠犰禺a(chǎn)影響的試驗(yàn)研究朱予東 閻維平 張婷 (221)
自動(dòng)控制與監(jiān)測(cè)診斷
電站設(shè)備易損件壽命評(píng)定與壽命管理技術(shù)的研究 史進(jìn)淵 鄒軍 沈海華 李偉農(nóng) 孫堅(jiān) 鄧志成 楊宇 (225)
ALSTOM氣化爐的模糊增益調(diào)度預(yù)測(cè)控制吳科 呂劍虹 向文國(guó) (229)
應(yīng)用諧振腔微擾法在線測(cè)量發(fā)電機(jī)的氫氣濕度田松峰 張倩 韓中合 楊昆 (238)
激光數(shù)碼全息技術(shù)在兩相流三維空間速度測(cè)量中的應(yīng)用浦興國(guó) 浦世亮 袁鎮(zhèn)福 岑可法 (242)
應(yīng)用電容層析成像法測(cè)量煤粉濃度的研究孫猛 劉石 雷兢 劉靖 (246)
無
中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)鍋爐專委會(huì)2008年度學(xué)術(shù)研討會(huì)征文 (237)
《動(dòng)力工程》 (F0004)
工程熱物理
油頁(yè)巖流化燃燒過程中表面特性的變化孫佰仲 周明正 劉洪鵬 王擎 關(guān)曉輝 李少華 (250)
高溫緊湊板翅式換熱器穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的研究王禮進(jìn) 張會(huì)生 翁史烈 (255)
神華煤中含鐵礦物質(zhì)及其在煤粉燃燒過程中的轉(zhuǎn)化李意 盛昌棟 (259)
環(huán)境科學(xué)
溫度及氧含量對(duì)煤氣再燃還原NOx的影響孫紹增 錢琳 王志強(qiáng) 曹華麗 秦裕琨 (265)
電廠除塵器的改造方案原永濤 齊立強(qiáng) 張欒英 劉金榮 劉靖 (270)
濕法煙氣脫硫系統(tǒng)氣-氣換熱器的結(jié)垢分析鐘毅 高翔 霍旺 王惠挺 駱仲泱 倪明江 岑可法 (275)
低氧再燃條件下煤粉均相著火溫度的測(cè)量肖佳元 章明川 齊永鋒 (279)
垃圾焚燒飛灰的熔融固化實(shí)驗(yàn)潘新潮 嚴(yán)建華 馬增益 屠昕 王勤 岑可法 (284)
填料塔內(nèi)相變凝結(jié)促進(jìn)燃燒源超細(xì)顆粒的脫除顏金培 楊林軍 張霞 孫露娟 張宇 沈湘林 (288)
灰分變化對(duì)城市固體垃圾燃燒過程的影響梁立剛 孫銳 吳少華 代魁 劉翔 姚娜 (292)
文丘里洗滌器脫除燃燒源PM2．5的實(shí)驗(yàn)研究張宇 楊林軍 張霞 孫露娟 顏金培 沈湘林 (297)
鍋爐容量對(duì)汞富集規(guī)律的影響楊立國(guó) 段鈺鋒 王運(yùn)軍 江貽滿 楊祥花 趙長(zhǎng)遂 (302)
循環(huán)流化床內(nèi)污泥與煤混燒時(shí)汞的濃度和形態(tài)分布吳成軍 段鈺鋒 趙長(zhǎng)遂 王運(yùn)軍 王乾 江貽滿 (308)
能源系統(tǒng)工程
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的可靠性分析與設(shè)計(jì)李政 曹江 何芬 黃河 倪維斗 (314)
基于統(tǒng)一基準(zhǔn)的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)效率分析劉廣建 李政 倪維斗 (321)
采用串聯(lián)液相甲醇合成的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)變負(fù)荷性能的分析馮靜 倪維斗 黃河 李政 (326)
超臨界直流鍋爐爐膛水冷壁布置型式的比較俞谷穎 張富祥 陳端雨 朱才廣 楊宗煊 (333)
600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐水冷壁的選型及水動(dòng)力研究張彥軍 楊冬 于輝 陳聽寬 高翔 駱仲泱 (339)
鍋爐飛灰采樣裝置結(jié)露堵灰的原因分析及其對(duì)策閻維平 李鈞 李加護(hù) 劉峰 (345)
采用選擇性非催化還原脫硝技術(shù)的600MW超超臨界鍋爐爐內(nèi)過程的數(shù)值模擬曹慶喜 吳少華 劉輝 (349)
一種低NOx旋流燃燒器流場(chǎng)特性的研究林正春 范衛(wèi)東 李友誼 李月華 康凱 屈昌文 章明川 (355)
燃煤鍋爐高效、低NOx運(yùn)行策略的研究魏輝 陸方 羅永浩 蔣欣軍 (361)
130t／h高溫、高壓煤泥水煤漿鍋爐的設(shè)計(jì)和調(diào)試程軍 周俊虎 黃鎮(zhèn)宇 劉建忠 楊衛(wèi)娟 岑可法 (367)
棉稈循環(huán)流化床稀相區(qū)傳熱系數(shù)的試驗(yàn)研究孫志翱 金保升 章名耀 劉仁平 張華鋼 (371)
汽輪機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)
汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)熱振動(dòng)特性的研究朱向哲 袁惠群 張連祥 (377)
直接空冷凝汽器仿真模型的研究閻秦 徐二樹 楊勇平 馬良玉 王兵樹 (381)
空冷平臺(tái)外部流場(chǎng)的數(shù)值模擬周蘭欣 白中華 張淑俠 王統(tǒng)彬 (386)
環(huán)境風(fēng)對(duì)直接空冷系統(tǒng)塔下熱回流影響的試驗(yàn)研究趙萬里 劉沛清 (390)
電廠直接空冷系統(tǒng)熱風(fēng)回流的數(shù)值模擬段會(huì)申 劉沛清 趙萬里 (395)
考慮進(jìn)氣預(yù)旋的離心壓縮機(jī)流動(dòng)的數(shù)值分析肖軍 谷傳綱 高闖 舒信偉 (400)
自動(dòng)控制與監(jiān)測(cè)診斷
火電站多目標(biāo)負(fù)荷調(diào)度及其算法的研究馮士剛 艾芊 (404)
轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)同步整周期重采樣方法的研究胡勁松 楊世錫 (408)
利用電容層析成像法測(cè)量氣力輸送中的煤粉流量孫猛 劉石 雷兢 李志宏 (411)
工程熱物理
氣化爐液池內(nèi)單個(gè)高溫氣泡傳熱、傳質(zhì)的數(shù)值模擬吳晅 李鐵 袁竹林 (415)
環(huán)境科學(xué)
富氧型高活性吸收劑同時(shí)脫硫脫硝脫汞的實(shí)驗(yàn)研究劉松濤 趙毅 汪黎東 藏振遠(yuǎn) (420)
酸性NaClO2溶液同時(shí)脫硫、脫硝的試驗(yàn)研究劉鳳 趙毅 王亞君 汪黎東 (425)
濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中石灰石活性的評(píng)價(jià)郭瑞堂 高翔 王君 駱仲泱 岑可法 (430)
煙氣脫硫吸收塔反應(yīng)過程的數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究展錦程 冉景煜 孫圖星 (433)
不同反應(yīng)氣氛下燃料氮的析出規(guī)律董小瑞 劉漢濤 張翼 王永征 路春美 (438)
循環(huán)流化床鍋爐選擇性非催化還原技術(shù)及其脫硝系統(tǒng)的研究羅朝暉 王恩祿 (442)
O2／CO2氣氛下煤粉燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的試驗(yàn)研究李慶釗 趙長(zhǎng)遂 武衛(wèi)芳 李英杰 段倫博 (447)
生物質(zhì)半焦高溫水蒸汽氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究趙輝 周勁松 曹小偉 段玉燕 駱仲泱 岑可法 (453)
蜂窩狀催化劑的制備及其性能評(píng)價(jià)朱崇兵 金保升 仲兆平 李鋒 翟俊霞 (459)
能源系統(tǒng)工程
基于Zn／ZnO的新型近零排放潔凈煤能源利用系統(tǒng)呂明 周俊虎 周志軍 楊衛(wèi)娟 劉建忠 岑可法 (465)
IGCC系統(tǒng)關(guān)鍵部件的選擇及其對(duì)電廠整體性能的影響——（3）氣化爐合成氣冷卻器與余熱鍋爐的匹配高健 倪維斗 李政 椙下秀昭 (471)
IGCC電廠的工程設(shè)計(jì)、采購(gòu)和施工成本的估算模型黃河 何芬 李政 倪維斗 何建坤 張希良 麻林巍 (475)
火電機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)的通用物理模型及其汽水分布方程的解閆順林 胡三高 徐鴻 李庚生 李永華 (480)
平板V型小翼各參數(shù)對(duì)風(fēng)力機(jī)功率系數(shù)的影響汪建文 韓煒 閆建校 韓曉亮 曲立群 吳克啟 (483)
部分痕量元素在油頁(yè)巖中的富集特性及揮發(fā)行為柏靜儒 王擎 陳艷 李春雨 關(guān)曉輝 李術(shù)元 (487)
核科學(xué)技術(shù)
核電站電氣貫穿芯棒熱老化壽命評(píng)定技術(shù)的研究黃定忠 李國(guó)平 (493)
國(guó)產(chǎn)首臺(tái)百萬千瓦超超臨界鍋爐的啟動(dòng)調(diào)試和運(yùn)行樊險(xiǎn)峰 張志倫 吳少華 (497)
900MW超臨界鍋爐機(jī)組節(jié)能方略初探李道林 徐洪海 虞美萍 戴岳 林英紅 (502)
循環(huán)流化床二次風(fēng)射流穿透規(guī)律的試驗(yàn)研究楊建華 楊海瑞 岳光溪 (509)
Z型和U型集箱并聯(lián)管組流動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究韋曉麗 繆正清 (514)
汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)
裂紋參數(shù)對(duì)葉片固有頻率影響的研究葛永慶 安連鎖 (519)
不同翼刀高度控制渦輪靜葉柵二次流的數(shù)值模擬李軍 蘇明 (523)
橢圓形突片氣膜冷卻效率的試驗(yàn)研究李建華 楊衛(wèi)華 陳偉 宋雙文 張靖周 (528)
自動(dòng)控制與監(jiān)測(cè)診斷
大機(jī)組實(shí)現(xiàn)快速甩負(fù)荷的現(xiàn)實(shí)性和技術(shù)分析馮偉忠 (532)
大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的前饋模糊-PI變槳距控制高峰 徐大平 呂躍剛 (537)
基于過程的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)故障定量診斷方法陳非 黃樹紅 張燕平 高偉 (543)
采用主成分分析法綜合評(píng)價(jià)電站機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)付忠廣 王麗平 戈志華 靳濤 張光 (548)
電站機(jī)組數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的建設(shè)及其關(guān)鍵技術(shù)蹇浪 付忠廣 劉剛 中鵬飛 鄭玲 (552)
撞擊式火焰噪聲信號(hào)的分形特性分析顏世森 郭慶華 梁欽鋒 于廣鎖 于遵宏 (555)
工程熱物理
冷卻風(fēng)扇變密流型扭葉片設(shè)計(jì)方法及其氣動(dòng)特性的數(shù)值研究王企鯤 陳康民 (560)
考慮進(jìn)水溫度的蒸汽噴射泵一維理論模型李剛 袁益超 劉聿拯 黃惠蘭 (565)
雙排管外空氣流動(dòng)和傳熱性能的數(shù)值研究石磊 邢蒼 李國(guó)棟 陳俊麗 (569)
輔機(jī)技術(shù)
600MW汽輪機(jī)組再熱主汽閥門閥桿的熱脹及其影響時(shí)兵 金燁 (573)
溫度和壓力對(duì)旋風(fēng)分離器內(nèi)氣相流場(chǎng)的綜合影響萬古軍 孫國(guó)剛 魏耀東 時(shí)銘顯 (579)
一種新型空氣預(yù)熱器及其性能分析李建鋒 郝峰 郝繼紅 齊娜 冀慧敏 楊迪 (585)
橫向風(fēng)對(duì)直接空冷系統(tǒng)影響的數(shù)值模擬呂燕 熊揚(yáng)恒 李坤 (589)
間接空冷系統(tǒng)空冷散熱器運(yùn)行特性的數(shù)值模擬楊立軍 杜小澤 楊勇平 (594)
水輪機(jī)技術(shù)
減壓管狀態(tài)對(duì)混流式水輪機(jī)流場(chǎng)的影響梁武科 董彥同 趙道利 馬薇 石峯 劉曉峰 王慶永 (600)
環(huán)境科學(xué)
循環(huán)流化床O2／CO2燃燒技術(shù)的最新進(jìn)展段倫博 趙長(zhǎng)遂 屈成銳 周騖 盧駿營(yíng) (605)
海水煙氣脫硫技術(shù)及其在電站上的工程應(yīng)用楊志忠 (612)
應(yīng)用差分光譜吸收法監(jiān)測(cè)SO2的固定污染源連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)許利華 李俊峰 蔡小舒 沈建琪 蘇明旭 唐榮山 歐陽(yáng)新 (616)
溶膠凝膠法制備CuO／γ-Al2O3催化劑及其脫硝活性的研究趙清森 孫路石 石金明 殷慶棟 胡松 向軍 (620)
N2氣氛下活性炭的汞吸附性能周勁松 王巖 胡長(zhǎng)興 何勝 駱仲泱 倪明江 岑可法 (625)
準(zhǔn)格爾煤灰特性對(duì)其從電除塵器中逃逸的影響齊立強(qiáng) 原永濤 閻維平 張為堂 (629)
能源系統(tǒng)工程
中國(guó)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)電廠的經(jīng)濟(jì)性估算模型黃河 何芬 李政 倪維斗 何建坤 張希良 麻林巍 (633)
以甲烷重整方式利用氣化煤氣顯熱的甲醇-電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)高健 倪維斗 李政 (639)
關(guān)鍵詞：雙重非均勻性 燃毒物顆粒 燃耗計(jì)算
中圖分類號(hào)：TL333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（c）-0247-03
Preliminary Analysis of Double Heterogeneity Effects on Burnup calculation
Qin Dong Ju Haitao Qiang Shenglong Ni Dongyang Wei Yanqin
（Science and Technology on Reactor System Design Technology Laboratory，Nuclear Power Institute of China，Chengdu Sichuan，610041，China）
Abstract：The dispersion fuel is an advanced fuel element form，which has advantages of high burnup，strong ability of containing fission products and good thermal conductivity. The dispersion fuel cell has both lattice heterogeneity and fuel core heterogeneity，which has an intrinsic characteristic of double heterogeneity.And a certain amount of burnable poison particles can be arranged in the fuel core in order to control the reactivity.If calculating dispersion fuel with burnable poison particles in a homogeneous way，the absorption will be over evaluated and a certain deviation will be introduced.This paper studies the double heterogeneity effect on burnup calculation in dispersion fuel element with MOI code.
Key Words：Double Heterogeneity；Burnable Poison Particle；Burnup Calculation
彌散燃料是一種先進(jìn)的燃料元件形式，它由燃料顆粒（U、Pu的化合物）彌散分布在惰性基體材料（如金屬、陶瓷或者石墨等非裂變材料）中構(gòu)成。彌散型燃料元件在一般非均勻性（燃料芯體、包殼、慢化劑或冷卻劑）之外引入了新的非均勻性，即燃料芯體的非均勻性（燃料顆粒、可燃毒物顆粒彌散分布在基體材料中），形成燃料元件的雙重非均勻性。對(duì)于此類燃料特別是在含有可燃毒物顆粒的情況下，如果仍然采取工程上常用的均勻化混合處理的方式，即將燃料及可燃毒物顆粒和基體材料均勻化混合，有可能高估可燃毒物的吸收，造成一定的計(jì)算偏差[1]。
該文基于彌散型燃料，使用MOI程序?qū)浬⑷剂蠁伟鍠旁Ｐ瓦M(jìn)行了計(jì)算，初步分析了雙重非均勻性對(duì)燃耗計(jì)算的影響。
1 研究?jī)?nèi)容
研究基于單板燃料柵元，柵元可分為燃料芯體、包殼和慢化劑三部分。其中燃料芯體是彌散在金屬基體中的UO2以及硼可燃毒物顆粒。在實(shí)際計(jì)算建模時(shí)，對(duì)柵元芯體采用兩種處理方式：（1）認(rèn)為UO2顆粒、可燃毒物顆粒以及金屬基體均勻混合，形成單一混合物材料，不妨將該計(jì)算模型稱為均勻模型，模型示意見圖1所示；（2）將UO2和金屬基體材料均勻混合（計(jì)算表明，UO2顆粒的雙重非均勻效應(yīng)對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較小，本次不做考慮），認(rèn)為可燃毒物顆粒獨(dú)立存在（可燃毒物顆粒作為一個(gè)獨(dú)立燃耗區(qū)），不妨將該計(jì)算模型稱為顆粒模型，模型示意如2所示。
2 MOI程序
MOI[2，3]程序系統(tǒng)是基于連續(xù)能量蒙特卡羅方法開發(fā)的堆芯燃耗計(jì)算程序，可在UNIX或LINUX平臺(tái)下運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)并行的調(diào)棒臨界燃耗計(jì)算，具有蒙特卡羅方法可處理任意幾何、異性散射、任意邊界條件等優(yōu)點(diǎn)，其基本流程如圖3所示。同時(shí)MOI采用了獨(dú)特的混合燃耗計(jì)算模式，可計(jì)算多種類型可燃毒物（包括彌散的可燃毒物顆粒），并且該軟件具有較高的燃耗計(jì)算精度，適用于該文的研究。
3 計(jì)算結(jié)果分析
3.1 均勻模型與顆粒模型比較
彌散燃料單板柵元的均勻模型與顆粒模型燃耗計(jì)算結(jié)果如圖4所示。從圖中可見，均勻模型和顆粒模型的單板柵元Kinf隨燃耗變化的趨勢(shì)基本一致，但在燃耗初期以及燃耗中期有一定的計(jì)算偏差。燃耗初期均勻模型Kinf偏小，與顆粒模型相比相對(duì)偏差接近-5.0%。這是因?yàn)榫鶆蚰Ｐ椭袑⒖扇级疚锱c燃料混合處理，高估了可燃毒物對(duì)中子的吸收；燃耗中期均勻模型Kinf偏大，與顆粒模型Kinf的相對(duì)偏差約2.0%?？傮w上看，均勻模型與顆粒模型Kinf相對(duì)計(jì)算偏差呈現(xiàn)從負(fù)到正，再逼近零的變化。相對(duì)計(jì)算偏差由負(fù)變正的燃耗時(shí)刻約在30000 MWD/tU左右，出現(xiàn)最大正值的燃耗時(shí)刻約在60000 MWD/tU左右。
不同計(jì)算模型B-10核子密度隨燃耗的變化見圖5所示。從圖5中可見，不同計(jì)算模型B-10核子密度隨燃耗增加單調(diào)遞減。但顆粒模型與均勻模型B-10核子密度的差隨燃耗增加出現(xiàn)了先增加后減少的現(xiàn)象?？扇级疚锖俗用芏炔钪底畲髸r(shí)刻約在30000 MWD/tU左右，對(duì)于Kinf而言是計(jì)算相對(duì)偏差從負(fù)變正的時(shí)候。
由于可燃毒物熱中子吸收截面很大，隨著燃耗的進(jìn)行可燃毒物消耗很快，自屏效應(yīng)也會(huì)隨之削弱的比較快，因此，這兩種模型計(jì)算的Kinf應(yīng)會(huì)不斷接近，最終相對(duì)偏差趨于零。但從計(jì)算結(jié)果看，這兩種模型所計(jì)算的Kinf的相對(duì)偏差并不是直接逐漸逼近零，而是先從-5.0%逐漸變?yōu)?2.0%，然后從+2.0%逐漸逼近零。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是由于自屏效應(yīng)引起的可燃毒物消耗速度不一樣。
為了便于描述，定義如下參數(shù)：N均為均勻模型中B-10核子密度；σ均為均勻模型中B-10微觀吸收截面；N顆為顆粒模型中B-10核子密度；σ顆為顆粒模型中B-10微觀吸收截面。
均勻模型中B-10在燃料芯體中均勻分布，最大程度弱化了B-10的自屏效應(yīng)，即σ均>σ顆，使得B-10核子密度消耗較快，即N均遞減較快，那么均勻模型中B-10的總吸收Σ均=N均（快）×σ均（變大，速度較慢），從而Kinf增加也較快。
顆粒模型存在自屏效應(yīng)，使得B-10的等效微觀吸收截面較小，進(jìn)而B-10的消耗要慢于均勻模型；但隨著燃耗的加深，自屏效應(yīng)減弱，使得顆粒模型中B-10的微觀吸收截面逐漸增加（但仍小于均勻模型），進(jìn)而使得B-10消耗也逐漸加快，即顆粒模型中B-10的總吸收Σ顆=N顆（慢）×σ顆（變大，速度較快），從而Kinf的增加要慢于均勻模型。
根據(jù)以上兩點(diǎn)，可以初步得出以下關(guān)系：
初始時(shí)刻：σ均>σ顆，N均=N顆，因而均勻模型的Kinf與顆粒模型的計(jì)算偏差較大。
燃耗過程中：σ均>σ顆，N均
燃耗末期末：σ均≈σ顆，N均≈N顆，因而Kinf和B-10核子密度計(jì)算偏差均約等于零。
3.2 質(zhì)量修正的燃耗初步分析
含彌散可燃毒物顆粒的燃料芯體，必須采用顆粒模型才能較為準(zhǔn)確的進(jìn)行計(jì)算，而目前一般的柵元計(jì)算程序無法進(jìn)行顆粒模型的建模，難以考慮雙重非均勻性，因此，若繼續(xù)使用均勻模型計(jì)算則必須考慮一定的修正。
引入可燃毒物的自屏因子[4]，它的定義為：
由此可見，可燃毒物有效吸收截面為：
對(duì)于可燃毒物總吸收截面，有：
由于MOI程序使用點(diǎn)截面庫(kù)，對(duì)可燃毒物吸收截面使用修正因子可等效視為對(duì)毒物核子數(shù)量使用修正因子。引入修正因子使得燃耗初期Kinf與顆粒模型計(jì)算結(jié)果一致，并繼續(xù)進(jìn)行燃耗計(jì)算。修正均勻模型與顆粒模型計(jì)算的Kinf隨燃耗變化見圖6所示。從圖6中可見，燃耗初期和燃耗末期的Kinf相對(duì)偏差均為零左右。燃耗初期Kinf相對(duì)偏差較小主要是因?yàn)橐肓诵拚蜃樱沟镁鶆蚰Ｐ陀?jì)算時(shí)吸收減小。燃耗末期Kinf相對(duì)偏差較小主要是因?yàn)榭扇级疚镆鸦救肯?，自屏效?yīng)已完全消失。但是在燃耗中期附近，修正均勻模型的Kinf比顆粒模型大4%左右。這種變化趨勢(shì)和B-10的核子數(shù)量變化相關(guān)。由于采用了質(zhì)量修正，這兩個(gè)模型的B-10初始核子數(shù)量并不一致，因此，進(jìn)行歸一化處理。歸一化后兩模型B-10核子密度差值及Kinf相對(duì)偏差隨燃耗的變化見圖7所示。從圖7中可見歸一化B-10核子密度差值及Kinf相對(duì)偏差隨燃耗的變化曲線從形態(tài)上是一致的，只是出現(xiàn)極值的燃耗時(shí)刻有些差別。
從上述結(jié)果看，質(zhì)量修正能夠在燃耗初使得均勻模型的Kinf計(jì)算結(jié)果與顆粒模型一致，但是這種修正在燃耗中期會(huì)帶來較大的計(jì)算偏差。
4 結(jié)語
該文基于MOI程序，對(duì)彌散燃料單板柵元進(jìn)行了均勻模型和顆粒模型建模計(jì)算，初步分析了雙重非均勻性對(duì)燃耗計(jì)算的影響，可以得到以下結(jié)論。
（1）雙重非均勻性的存在使得含有彌散可燃毒物的柵元Kinf在燃耗初期和燃耗中期出現(xiàn)一定的計(jì)算偏差。
（2）如果引入的修正因子不隨燃耗變化，在燃耗中期會(huì)高估柵元Kinf，因此，在修正時(shí)必須考慮修正因子隨燃耗變化。
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（沈陽(yáng)工程學(xué)院能源與動(dòng)力學(xué)院，沈陽(yáng) 110136）
（College of Energy and Power，Shenyang Institute of Engineering，Shenyang 110136，China）
摘要： 總結(jié)了汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)常見故障，建立了回?zé)嵯到y(tǒng)典型故障集。在利用模糊規(guī)則建立回?zé)嵯到y(tǒng)故障征兆知識(shí)庫(kù)基礎(chǔ)上，提出了一種基于支持向量機(jī)多分類算法的回?zé)嵯到y(tǒng)故障診斷方法。最后將該方法用于某汽輪機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)故障診斷中，結(jié)果表明，該模型能有效的識(shí)別回?zé)嵯到y(tǒng)故障。
Abstract： The faults of regenerative heating system are briefly summarized， the typical fault set of regenerative heating system is built. A fault diagnosis model of regenerative heating system based on multi-class support vector machines algorithm is presented. Finally， the faults in a regenerative heating system of a turbine unit are diagnosed with the aid of the presented method， the result of diagnosis shows that it is simple and practical and it can effectively identify the regenerative heating system faults.
關(guān)鍵詞 ： 熱能動(dòng)力工程；回?zé)嵯到y(tǒng)；支持向量機(jī)；故障診斷
Key words： thermal power engineering；regenerative heating system；support vector machines；fault diagnosis
中圖分類號(hào)：TK264.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2015）18-0061-03
作者簡(jiǎn)介：張瑞青（1975-），女，山西大同人，碩士，講師，主要研究方向?yàn)殡姀S節(jié)能、性能監(jiān)測(cè)和故障診斷。
0 引言
在現(xiàn)代大型火電廠中，回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行情況的好壞，直接關(guān)系到汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，隨著發(fā)電廠機(jī)組參數(shù)的提高，回?zé)嵯到y(tǒng)的運(yùn)行狀況對(duì)整個(gè)機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性的影響更加顯著，因此，回?zé)嵯到y(tǒng)的故障診斷一直倍受關(guān)注。長(zhǎng)期以來，回?zé)嵯到y(tǒng)的故障頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)重地影響了大機(jī)組高效率低能耗優(yōu)越性的正常發(fā)揮。因此，如何運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)回?zé)嵯到y(tǒng)中出現(xiàn)的故障，并相應(yīng)采取及時(shí)措施，降低故障引起的損失，提高電廠的經(jīng)濟(jì)性，是當(dāng)前擺在我們面前的迫切任務(wù)之一。支持向量機(jī)（Support Vector Machine，SVM）是Vapnik[1]最早提出的一種統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法，這種學(xué)習(xí)算法目前在大型火電廠熱力設(shè)備故障診斷中得到了成功的應(yīng)用[2-3]。本文將該方法用于熱力系統(tǒng)故障診斷中，通過建立回?zé)嵯到y(tǒng)典型故障征兆知識(shí)庫(kù)來準(zhǔn)確識(shí)別電站機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)典型故障。
1 支持向量機(jī)多分類算法
支持向量機(jī)算法是為解決二值分類問題而提出的一類算法，其計(jì)算原理為：假設(shè)一個(gè)兩分類樣本組（x1，y1），…，（xi，yi），xi∈Rd，yi∈{+1，1}，支持向量機(jī)方法是尋找一個(gè)最優(yōu)超分類平面w·x+b=0將樣本合理歸類，使各分類與超分類平面之間距離最大（如圖1所示）。圖中實(shí)心點(diǎn)與空心點(diǎn)分別表示兩類樣本，H表示最優(yōu)分類線，直線H1、H2經(jīng)過平行于分類線且與之相距最近。試著在高維空間中應(yīng)用該結(jié)論進(jìn)行分類，則最優(yōu)分類線即為最優(yōu)分類面，直線H1、H2上的訓(xùn)練樣本點(diǎn)就是支持向量。將最優(yōu)超平面問題轉(zhuǎn)化為式（1）所示的二次規(guī)劃問題進(jìn)行運(yùn)算，就能解決該二分類問題。
為了使分類面所覆蓋的范圍盡量大，還要使被錯(cuò)誤區(qū)分的樣本數(shù)量盡可能小，通常是通過增加一個(gè)松弛項(xiàng)ξi≥0，使式（1）中的目標(biāo)函數(shù)變?yōu)榍笙率街械摩眨╳，ξ）最小值：
然后引入Lagrange函數(shù)求解此優(yōu)化問題。若要解決二分類問題，則建立一個(gè)二維分類器。支持向量機(jī)構(gòu)造二維分類器的方法主要有兩種：一種是1998年Weston[4]提出的多類算法，另一種是通過組合多個(gè)二維分類器，構(gòu)造多類分類器，這類方法目前主要有Vapnik[1]提出的一對(duì)多算法和Kressel[5]提出的一對(duì)一算法以及由該算法衍生出的有向無環(huán)決策圖方法（Decision Directed Acyclic Graph，DDAG）[6-7]。
有向無環(huán)決策圖方法：針對(duì)N類分類問題，首先建立N（N-1）/2個(gè)SVM二維分類器，然后將這些二維分類器組合成一個(gè)帶有根結(jié)點(diǎn)的N層DDAG，在DDAG中，每個(gè)二維分類器對(duì)應(yīng)兩類，分布N層結(jié)構(gòu)中，頂層僅僅分布一個(gè)根結(jié)點(diǎn)，第二層分布著對(duì)應(yīng)兩個(gè)級(jí)別的兩個(gè)葉結(jié)點(diǎn)。以此類推，第N層有N個(gè)葉結(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)N個(gè)類別。中間共有N（N-1）/2個(gè)結(jié)點(diǎn)，每一個(gè)中間結(jié)點(diǎn)是N（N-1）/2個(gè)SVM二維分類器中的一個(gè)，且每個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)決策函數(shù)。在分類環(huán)節(jié)，先從根結(jié)點(diǎn)開始按設(shè)計(jì)要求分別錄入分類對(duì)象，以該結(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的分類函數(shù)為依據(jù)展開運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果（0或1）確定下一步應(yīng)該按什么路徑進(jìn)行分類，然后通過（N-1）次的判別，最后一層結(jié)點(diǎn)處的輸出就是最終所屬的類別。圖2給出了一個(gè)包含四個(gè)類別的有向無環(huán)DDAG決策圖。
2 回?zé)嵯到y(tǒng)故障集合和征兆知識(shí)庫(kù)
2.1 回?zé)嵯到y(tǒng)故障集合
結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[8-9]對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)典型故障的理論進(jìn)行分析，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，將抽汽管道逆止閥卡澀、排氣管道排氣不暢、排氣管道排氣量過大、加熱器管束污染（結(jié)垢）、加熱器內(nèi)部水側(cè)短路、加熱器內(nèi)部管系泄漏、疏水不暢、疏水器故障、加熱器旁路閥故障、加熱器滿水、除氧器排氣帶水、除氧器自身沸騰12個(gè)比較典型常見的回?zé)嵯到y(tǒng)故障作為故障集合，記為uj（j=1，2，…，12）。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可知，回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的變化情況不合常規(guī)，是典型的故障征兆。為了使診斷系統(tǒng)具有實(shí)用性和通用性，選取抽汽流量、加熱器抽汽壓力、加熱器進(jìn)口壓力、加熱器進(jìn)口水溫、加熱器出口水溫、加熱器混合點(diǎn)前出口水溫、加熱器出口端差、加熱器疏水水位、加熱器疏水溫度9個(gè)參數(shù)測(cè)點(diǎn)（記為xi，i=1，2，…，9）來反映回?zé)嵯到y(tǒng)的故障表現(xiàn)，這些異常運(yùn)行參數(shù)有的必須通過運(yùn)算才可獲得，有的則直接從電廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得。
2.2 訓(xùn)練征兆知識(shí)庫(kù)
根據(jù)運(yùn)行系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)積累可知，運(yùn)行過程中回?zé)嵯到y(tǒng)發(fā)生的故障與參數(shù)征兆表現(xiàn)之間的關(guān)系并不十分明確，因此，在利用SVM進(jìn)行回?zé)嵯到y(tǒng)故障診斷時(shí)，需對(duì)故障的征兆進(jìn)行模糊化處理，回?zé)嵯到y(tǒng)故障征兆集xi按下列規(guī)則取值[9]：
根據(jù)上式建立回?zé)嵯到y(tǒng)典型故障的訓(xùn)練樣本庫(kù)，如表1所示。
2.3 基于DDAGSVM的回?zé)嵯到y(tǒng)多故障診斷模型
根據(jù)回?zé)嵯到y(tǒng)典型故障類型設(shè)計(jì)一個(gè)12類問題的有向無環(huán)決策圖（DDAGSVM）模型，由12*（12-1）/2=132個(gè)二維分類器將其中任何兩類故障分開，每個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)二維分類器。將表1所示的典型故障作為訓(xùn)練樣本展開分析，將徑向基函數(shù)視為核函數(shù)建立SVM，已“對(duì)訓(xùn)練樣本分類的錯(cuò)分率最小”為判斷依據(jù)進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)，分別取徑向基核函數(shù)的寬度系數(shù)σ=0.1~10，懲罰因子C=10~10000，具體步驟如下。
①選擇寬度系數(shù)和懲罰因子（σ，C）建立模型，并對(duì)樣本進(jìn)行訓(xùn)練，得到最優(yōu)分類結(jié)果。
②在訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)中輸入典型故障樣本，比照樣本實(shí)際類別對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行歸類分析，建立有向無環(huán)決策圖（DDAGSVM）模型分類錯(cuò)分樣本統(tǒng)計(jì)矩陣D=[dij]，其中di，j（i=j，i，j=1，2，…12）為正確分類數(shù)，di，j（i≠j，1，2…，12）表示將第i類典型故障分到第j類的個(gè)數(shù)，令E=∑di，j，（i≠j，i，j=1，2，…，12）為錯(cuò)分樣本總數(shù)。
③假設(shè)錯(cuò)分樣本總數(shù)E未達(dá)到分類精度，就要按步驟1再進(jìn)行一輪分析，然后重新進(jìn)行樣本訓(xùn)練，直至模型符合分類精度或達(dá)到迭代次數(shù)才可認(rèn)定為合格。
在本文所述案例中，當(dāng)寬度系數(shù)和懲罰因子分別為σ=5，C=1000時(shí)，將12類回?zé)嵯到y(tǒng)故障完全正確分類。
3 實(shí)例應(yīng)用
以某電站某300MW機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)的某加熱器故障為例。該故障發(fā)生時(shí)的主要征兆為：高加出口端差變大，加熱器溫升（出口水溫）下降，加熱器疏水水位快速上升，加熱器疏水溫度下降。利用上述回?zé)嵯到y(tǒng)故障參數(shù)值進(jìn)行模糊化處理，得到實(shí)時(shí)征兆故障模式向量：V=[0.76，0.66，0.77，0.54，0.31，0.23，0.86，0.95，0.21]，利用本文提出的故障模型進(jìn)行診斷，診斷結(jié)果為[-1，-1，-1，-1，-1，1，-1，-1，-1，-1，-1，-1]，說明是回?zé)嵯到y(tǒng)發(fā)生第6類故障，即加熱器管系泄漏，與實(shí)際情況相符。
4 結(jié)論
本文采用基于支持向量機(jī)多分類方法，建立了回?zé)嵯到y(tǒng)故障診斷多故障分類模型，在總結(jié)回?zé)嵯到y(tǒng)常見故障的基礎(chǔ)上，建立了回?zé)嵯到y(tǒng)典型故障集，通過模糊規(guī)則獲得凝汽器故障征兆知識(shí)庫(kù)，用有向無環(huán)決策圖（DDAGSVM）算法對(duì)小樣本情況下回?zé)嵯到y(tǒng)典型故障診斷進(jìn)行了研究，實(shí)例計(jì)算表明，有向無環(huán)決策圖（DDAGSVM）算法具有較高的診斷準(zhǔn)確率。
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