考慮設備故障的蒸汽動力系統(tǒng)設計和改造研究.pdf

1、蒸汽動力系統(tǒng)在擔負保障過程系統(tǒng)的蒸汽和動力供應的同時，還要保持較高的轉化效率，達到節(jié)能減排的目標。實際過程工業(yè)中，由于設備故障的不可避免性和不確定性，在操作過程中必然會遇到設備隨機故障，從而引起蒸汽動力系統(tǒng)產生的蒸汽和電力發(fā)生波動，嚴重情況下可能導致整個系統(tǒng)停車。所以需要對蒸汽動力系統(tǒng)進行可靠性優(yōu)化設計。
　　本研究針對滿足不確定蒸汽需求和考慮設備故障的鍋爐系統(tǒng)設計，提出基于數學規(guī)劃法的設計模型:對生產過程波動引起的不確定蒸汽需求

2、以概率表達，采用Markov模型分析鍋爐故障，表達為以一定概率發(fā)生的不確定參數。優(yōu)化模型采用二階段隨機規(guī)劃策略對蒸汽需求不確定波動和鍋爐故障發(fā)生引起的約束違背進行補償，以降低不確定變量對目標函數和約束條件的影響。本研究以年總費用最小為目標，建立混合整數線性模型(MILP)，實現鍋爐系統(tǒng)配置，設備模式確定以及應對蒸汽需求波動和設備故障發(fā)生的補償操作的優(yōu)化設計。
　　鍋爐是蒸汽動力系統(tǒng)蒸汽和電力產生的關鍵設備。由于生產系統(tǒng)調整或產量增

3、大，導致過程蒸汽需求發(fā)生變化，需要對現有鍋爐系統(tǒng)進行改造。首先對現有系統(tǒng)進行評價，分析不同工況下（特別是設備發(fā)生故障或蒸汽需求發(fā)生波動的工況）系統(tǒng)蒸汽的產生。改造措施包括運行設備的操作調節(jié)，備用設備的模式調節(jié)和引入其他設備增加系統(tǒng)裕量。本研究考慮鍋爐故障和蒸汽需求波動，以最小改造費用為目標，建立MILP模型，通過鍋爐系統(tǒng)改造案例表明了本文提出改造方法的有效性。
　　蒸汽動力系統(tǒng)應保證較高的可靠性和柔性應對不確定設備故障和汽電需求，

4、降低不確定性引起的損失。設備故障和汽電需求的不確定性會引起蒸汽和電力供應不足，影響蒸汽動力系統(tǒng)汽電的產生，設備操作性能以及汽電不足的生產損失。本文考慮可靠性和柔性對蒸汽動力系統(tǒng)進行設計，同時優(yōu)化系統(tǒng)配置和操作調度，結合對應的補償操作費用和生產損失費用建立MILP模型，實現蒸汽動力系統(tǒng)配置，備用設備狀態(tài)以及設備故障和汽電需求波動下的調度操作。整個模型運用可靠性分析研究設備故障對系統(tǒng)操作的影響，采取多周期隨機規(guī)劃表達不確定汽電需求，通過設備