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1、第40卷第2期锅炉技术Vol.40,No.22009年3月BOILERTECHNOLOGYMar.,2009文章编号:CN31-1508(2009)02-0018-04包含控制系统的烟气脱硫系统可靠性分配11122张伯君,张喜亮,周昌玉,孙克勤,徐延忠(1.南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京210009;2.江苏苏源环保工程股份有限公司,江苏南京210009)关键词:烟气脱硫系统;拉格朗日乘数;控制系统;可靠性分配摘要:提出了包含控制系统的完整烟气脱硫系统可靠性分配模型,并利用拉格朗日乘数法,对系统内各设备及相应控制系统进行可靠性优化分配。该方法解决了当
2、前一直处于瓶颈阶段的经典方法求解包含控制系统的复杂成套装置系统可靠性分配问题。该方法对于和烟气脱硫系统相似的成套装置混联系统同样适用,具有一定的工程运用价值和借鉴意义。中图分类号:TK223.7文献标识码:A配方法,大多以模糊数学为依据,较易参入人为0前言因素,如层次分析法;又或脱离现场实际,仅依靠火电厂烟气脱硫产业近几年发展势头迅猛,数学模型进行分配,如神经网络、遗传算法等,工截止2006年底,已有超过1.17亿千瓦装机的烟程应用有限。气脱硫装置投入运行,随着国家对于环保问题的本文以我国湿法烟气脱硫系统的工程背景为日益重视,十一五期间,仍将建设1.37亿千瓦装依
3、据,基于拉格朗日乘数法,建立包含控制系统的[1]机的烟气脱硫装置。烟气脱硫产业在快速发烟气脱硫系统可靠性分配模型,以FGD系统的经展的同时,客观上仍然存在较多问题,其中最主济性为约束对系统内装置进行可靠性分配。要的问题之一就是自主核心技术所占比重较少,1拉格朗日乘数法可靠性分配模型多数关键设备依靠进口,投资、运行和维护的成[2]本很高。因此如何在满足环保要求的前提下,拉格朗日乘数法是利用引进的待定系数,将以最小的设备运行维护费用为代价,结合电厂自原来带有约束条件的最优化函数简化为无约束身系统的特点,合理分配各设备装置的可靠性显的形式并进行求解的方法。其数学模型如下:得至关重要。
4、设FGD系统有n个子系统,可靠度期望值现阶段,国内外可靠性分配方法已日趋成为Rsd,且每个子系统可靠度RSi和提升可靠性[3]熟。除了经典的动态规划法和拉格朗日乘数所需费用xi的相互关系为RSi=g(xi),[4][5]法外,层次分析法、神经网络、遗传算法和混令总费用X=f1(x1,x2xn),沌优化方法等也已经有了长足的发展,如:混沌FGD系统可靠度为[6][7]免疫优化组合算法、粒子群优化方法和蚂蚁Rs=f2(RS1,RS2RSn),[8]算法等都已经提出可靠性的分配理论模型。则问题变为求解:虽然经典的可靠性方法逻辑条理清晰,论证严约束条件minX=minf1(x1,x2
5、,xn)(1)谨,但是其方法一般用于分配串联子系统或设备目标函数Rsd=f2(RS1,RS2,RSn)的可靠性,对于烟气脱硫等复杂混联系统,工程由(1)式构造拉格朗日函数,上往往难以实现。原因大致有两点:一是可靠性L=f1(x1,x2,xn)+与费用的关系难以确定;二是收到混联系统计算[Rsd-f2(RS1,RS2,RSn)](2)复杂程度的制约。现阶段发展迅速的可靠性分根据极值存在的必要性条件,收稿日期:2007-05-21作者简介:张伯君(1983-),男,博士研究生,硕士阶段主要从事电厂烟气脱硫系统风险与可靠性的研究。第2期张伯君,等:包含控制系统的烟气脱硫系
6、统可靠性分配19L其对应的可靠性分配逻辑框图见图1。=0i=1,2,nxi(3)L=0因此可以解方程得到最优解:(RS1,RS2,RSn)。2包含控制系统的火电厂烟气脱硫系统在可靠性分配中的运用典型火电厂烟气脱硫系统由多个子系统单图1包含控制系统的烟气脱硫系统元组成,部分子系统包含余冗设备,多数子系统可靠性分配逻辑框图拥有相应的控制系统,且部分控制系统还行使不烟气脱硫系统复杂,许多关键设备或元件采同设备间的连锁控制,因此单纯考虑设备的可靠用备用方式,因此在可靠性分配时,可以将相同性难以满足工程优化的需要。控制系统作为元件合并为同一子系统,分配时先对子系
7、统进行FGD系统内的重要组成部分,综合考虑控制与设分配,得到结果后即可对其中的单台设备分配可备,进行可靠性分配显得十分必要。本文将在考靠度,使计算得到简化。当子系统内部没有余冗虑关键设备的基础上列举有代表性的控制系统进行可靠性分配,以满足FGD系统的完整性。设备时,可以认为RSi=Ri;有当子系统内部有余冗设备时,可以采用二项表达式建立子系统与设FGD系统设备及控制系统名称详见表1。备的关系,如:表1可靠性分配中各子系统和设备代号413RS10=R10+
