基于相关结构模型气固流化床颗粒结块故障诊断研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 编号：984097 燃烧学学术会议 基于相关结构模型的气固流化床颗粒结块故障诊断研究+ 黄 、母 t (浙江大学仪器系 杭州310027) 鼻 1 摘要 本文应用气固流化床压力脉动信号的相关结构模型参数，对床内颗粒结块故障的诊 断方法进行了试验与分析，得到了在不同气速下、不同床层高度的模型自相似参数H和 白噪声强度％随不同的颗粒结块大小之间的变化规律。结果表明，在床层下部模型参数 对颗粒结块故障非常敏感。为工业现场流化床颗粒结块故障的在线检测与诊断打下了理 论和技术基础。 关键词气固流化床压力脉动 自相似参数故障诊断 1 前言 国内外学者在对气固流化床压力脉动信号的检测与分析上做了很多研究。一“得到 了许多反映流化床气泡相行为的有用信息，对气固流化床压力脉动信号隐含着反应器内 流态化状态的动态信息的结论得到了公认。然而到目前为至，对气固流态化反应器压力脉 动信号的分析处理方法与得到的推论，都是建立在压力脉动信号是各态历经的、平稳的先 验假设基础上进行的，认为可以把压力脉动信号建模为一个周期信号成份和与之相独立 的一个连续时间马尔科夫链的乘积Es]，而实际的气固流态化过程中的压力脉动信号具有 强非平稳性，这已在试验分析中得到了证实m。据此我们认为建立在平稳随机过程基础上 的模型不能真实地反映压力脉动信号的非线性本质，这也是造成目前采用建立在传统的 快速富利叶变换(FFT)基础上的分析与实验结果，不同研究者往往有较大的区别，重复性 差的根本原因。致使研究只是停留在实验室，难以在工业生产中付之实用。 气相法流化床生产聚乙烯过程中，颗粒团聚结块会直接影响正常生产，是企业生产中 急需解决的实际问题，但对该故障的在线检测与诊断方法尚未得到有效解决。本文对气固 流化床压力脉动信号的分析，把传统的平稳的线性概念拓展到非平稳的非线隆领域，建立 了压力脉动信号的相关结构模型，并用模型参数的变化来反映聚乙烯结块的状态，通过实 验得到了不同含量的颗粒结块与模型参数之间的关系，为解决工业现场流化床颗粒结块 。辱盎塞替爨篝萋鑫錾嬖器是黜．97。。7，5∞002。； Ⅶ一5 故障的诊断问题打下了理论和技术基础。 2压力脉动信号的建模与参数估计 2．1信号的相关结构模型 气固流化床压力脉动信号强非平稳性质的证实，表明它不支持现在流行的建立在信 号是平稳的且自相关函数以指数率极快衰减条件下的信号模型，同时许多证据显示压力 脉动信号有较指数率慢的自相关函数衰减率，亦即表明信号中存在着固有的长期相关 性卜“。这种长期相关性的根源在于引起压力脉动的主要因素即气泡相的变化。气泡的运 动和生长的因果性以及不同时刻气固流化床内气泡统计特性的相似性导致压力脉动信号 布朗运动(FBM)是最合适的选择，因这是一个零均值，非平稳的高斯随机过程且具有自 表达叫。 O t ， r ， r (1) r(H+÷)一 。 (2) RB，(t，s)=E[BH(s)·BH(t)]～It】“+Jsl