1、1含缺陷锅炉安全评定系统研究摘 要：针对含缺陷锅炉在日常使用中缺乏有效的综合性安全评定机制，文章结合计算机专家系统深入探讨了锅炉安全评定系统的设计应用。首先简要分析了含缺陷锅炉安全评定工作的现状，指出了其中存在的问题，在此基础上介绍了专家系统，详细分析了锅炉安全影响因素，结合含缺陷锅炉常见的故障类型设计探讨了锅炉安全评定专家知识库，为锅炉安全评定工作提供了系统的参考和依据，对于进一步提高锅炉的安全管理工作水平具有较好的指导和借鉴意义。 关键词：压力容器；缺陷锅炉；安全评定 中图分类号：TM621.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）02-0130-02 在电厂生产的过程
2、中，锅炉是一类特殊的生产设备，由于锅炉承担着过大的压力而使得这一类压力容器对电厂的安全稳定生产有着至关重要的作用和影响。通过实际调研发现，很多电厂，尤其是火力发电厂，锅炉大多存在着一定程度的超标缺陷，由于超标缺陷往往无法在短时间内消除该故障，因此很多火力发电厂都是将锅炉带缺陷运行，这就为电厂的安全稳定生产埋下了安全隐患，一旦压力锅炉因为超标缺陷而发生故障，轻则停炉影响生产，重则发生爆炸事故，造成人员伤亡和重大经济损失。因此，对于火力发电厂而言，锅炉的定期维护和安全评定成为锅炉的日常使用和维护保养中的一项重要工作。 2对于锅炉这一类的压力容器而言，其安全评定工作是十分复杂的，这需要非常全面的专业
3、知识，以及各种复杂的监测检测仪器和设备。随着电子信息技术和计算机网络技术的发展，目前对于锅炉的安全评定工作也逐步发展到利用智能仪器和计算机系统开展实施，极大的提高了锅炉安全评定工作的科学性和安全评定工作的可靠性。本论文主要结合含缺陷锅炉的安全评定需求，利用计算机系统实现对锅炉的安全评定工作，并对含缺陷锅炉安全评定系统展开分析设计与研究，以期能够从中找到符合技术应用需求的安全评定系统应用模式，并以此和广大同行分享。 1 含缺陷锅炉安全评定工作的现状 目前，对于锅炉这一类特殊的压力容器，普遍应用的安全评定法则是英国人提出的“合于使用”原则。 “合于使用”原则是针对“完美无缺”原则而言，所谓“合于使
4、用”原则，就是指锅炉在日常使用过程中，允许其存在一定程度的缺陷，但是通过合理的数学建模、力学分析、材料试验、质量检查等手段，能够确保含缺陷锅炉在正常运行过程中不会发生任何已知机制的失效事故。该原则明确承认了锅炉在日常应用过程以及故障返修过程中，各种外力的作用有可能导致锅炉材料性能下降的事实，并不是发生超标缺陷立即返厂维修就算安全生产，恰恰相反， “合于使用”原则能够有效的避免锅炉容器在生产、质量检查、验收、维修和报废过程中的不必要的过度检测和维修，确保锅炉处于良好的安全工作状态。 尽管“合于使用”原则在锅炉安全评定工作中得到了广泛应用，但是受限于“合于使用”原则，在锅炉安全评定工作中，仍然出现
5、了一些3问题，主要表现在以下几个方面： 缺乏健全的安全检测手段，导致锅炉存在“假性安全” 。受限于“合于使用”的原则，导致很多操作工人直接轻视甚至忽视锅炉的安全检测，总认为锅炉只要能够运行就不会存在大问题，锅炉存在较大问题自然会停炉。这种观念并不在少数，也正是因为此，缺乏健全的安全检测手段，直接导致了很多锅炉压力容器存在“假性安全” ，一旦发生故障，后果不堪设想。 锅炉安全评定需要大量数据积累，劳动率较低。对锅炉进行全面系统的安全评定工作，需要借助于以往的大量锅炉运行数据以及锅炉维护、保养和返修的数据，才能够较为可观的对锅炉的工作状态进行安全等级评定，但是这需要耗费大量的人力物力，同时劳动率也
6、不高，久而久之，难免会存在安全漏洞。 缺乏综合性安全评价系统，锅炉安全评定难以客观全面。目前对锅炉的安全评定工作，很多还是建立在纸质文档记录的基础上进行的，缺乏综合性的安全评价系统，这样就无法借助于计算机系统的优势客观全面的对锅炉实施安全评定工作，因此目前很多锅炉安全评定都没有做到全面客观。 2 基于计算机专家系统的锅炉安全评定系统设计研究 2.1 专家系统概述 专家系统，简单的说其实就是一个计算机程序系统，因为该程序内部集成了大量某技术领域内的各种专家级的知识和经验，因此称之为专家系统。将人的知识和经验储存在计算机程序系统中，对控制对象或某4个设备进行专家系统诊断，就好比专家对该设备进行故障
7、诊断一样，而且由于计算机程序系统只依赖于传感监测数据进行专家诊断，因此其可观性和可靠性更高。简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。 2.2 锅炉安全影响因素分析 材料性能。毫无疑问，材料的性能直接决定了锅炉的“先天条件” ，为此，在生产制造锅炉容器时，必须要先明确锅炉的应用场合，以及所承受的载荷等级，才能够有针对性的选择相应的材料，倘若材料应用不当，则锅炉安全评定无法实施。 施工工艺。众所周知，对于钢铁材料而言，不同的加工工艺对材料的性能有着天壤之别，例如奥氏体合金、马氏体合金的淬火工艺就能够导致材料的脆性和断裂性能的不同。因此，锅炉生产制造的加工施工工艺对于锅炉的
8、寿命和安全也有着重要的影响。 应用状态。锅炉长期工作在超压超负荷的状态下，锅炉的安全性自然就会很低，倘若锅炉在日常应用中能够坚持对其状态进行监测，坚持定期保养维护和状态检修，则锅炉的使用寿命也会相应增加，这表面，锅炉的应用状态在一定程度上同样影响着锅炉的安全等级。 2.3 锅炉安全评定专家系统设计 上文分析了锅炉安全的影响因素，下面就结合这些安全影响因素，对常见的锅炉故障建立知识库，从而借助于计算机程序系统，根据相关仪器仪表检测到的锅炉状态，智能的判定当前锅炉的安全等级，给出相应的警告或者保养建议，以及对相应故障类型的存在度给出合理性建议，5从而为锅炉的安全评定工作提供基础数据和决策依据。 根
9、据上文分析的锅炉安全影响因素以及常见的锅炉故障，基于计算机专家系统的锅炉安全评定系统知识库应当集成以下三个方面的安全评定知识模块，他们分别是： 缺陷复合专家知识模块。锅炉常见的缺陷主要包括非公面缺陷，角焊缝和共面缺陷三个类型，非共面缺陷又包含临近埋藏裂纹和表面裂纹；共面缺陷主要包含表面裂纹、埋藏裂纹以及二者的结合。对于每一种缺陷，根据该缺陷的主要特征参数，如裂纹深度、裂纹宽度等，根据这些主要特征参数设定专家知识法则，给出相应的安全评定等级和锅炉管理建议与措施，从而有针对性的避免了缺陷复合故障类型。 断裂评定专家知识模块。断裂故障主要由两方面的因素形成，一方面是缺陷复合综合作用形成断裂故障，另一
10、方面是因为角焊缝产生内应力而导致断裂故障。因此在实际设计断裂评定专家知识模块时，应当根据上述两个方面分别进行专家知识法则库的建立：对于由于缺陷复合综合作用引起的断裂，需要结合缺陷的种类、缺陷的方向、缺陷的位置等因素设计智能算法，智能的给出相关断裂可能发生的部位和时间；对于是由于角焊缝产生内应力而导致的断裂，则需要结合角焊缝的工艺详细分析计算内应力的大小和作用方向，从而科学的给出断裂可能发生的部位和时间，进而避免锅炉发生断裂故障。 疲劳评定专家知识模块。锅炉在长时间超标或者缺陷状态下工作，难免会产生疲劳，而疲劳故障类型也是所有故障类型中危害性最大、最不易实施监测的一种故障类型。为此，疲劳评定专家
11、知识模块在设计时，6应当结合缺陷描述、材料性能、工作条件、疲劳载荷等要素进行合理分析和计算，依据不同的疲劳程度给出不同的安全评定等级，真正实现专家级的智能评定。 3 结 语 锅炉是火力电厂生产环节中至关重要的一个关节，锅炉的安全评定工作也直接影响到火力电厂的安全生产。针对过去一直缺乏基于计算机系统的锅炉全面安全评定系统，本论文系统深入的探讨了基于计算机专家系统的安全评定系统，对锅炉安全评定工作展开了分析探讨，对于锅炉安全评定系统的推广普及和应用，无论是从理论研究还是从实际应用方面来说，本论文的研究都有较好的指导借鉴意义，因而是值得推广应用的。当然，影响锅炉安全的因素很多，本论文所设计探讨了专家系统也未必能够囊括全面的锅炉安全评定因素，更多客观全面的锅炉安全评定系统的研发和应用还有待于广大压力容器技术人员的共同努力，才能够最终实现我国锅炉压力容器安全管理工作实现质的飞跃和提升。 参考文献： 1 架春远.压力容器安全技术管理J.压力容器，1998， （1）. 2 邱忠宇.基于知识和模糊神经网络的故障诊断技术J.热能动力工程，2006， （9）. 3 关惠玲.设备故障诊断专家系统原理及实践M.北京：机械工业出社，2000. 4 李莉，向文国.锅炉故障诊断专家系统的知识表达J.能源研究利用，2003， （1）.
