基於Takagi-Sugeno型模糊規則的火電廠球磨機制粉系統出力預測方法
2023-04-25 14:16:16 2
專利名稱：基於Takagi-Sugeno型模糊規則的火電廠球磨機制粉系統出力預測方法
技術領域：
本發明涉及火電廠球磨機制粉系統出力預測方法，具體涉及一種基於Takag1-Sugeno型模糊規則的火電廠球磨機制粉系統出力預測方法。
背景技術：
在我國火力發電廠中，球磨機制粉系統是鍋爐的主要輔助設備，應用十分廣泛。同時，球磨機制粉系統還是高耗能設備，耗電量約佔廠用電量的15 % 25 %，其運行效率直接影響到火電廠的經濟效益。制粉系統的出力是指其製備煤粉的能力，由制粉量的多少來衡量，而制粉量的大小決定著煤粉倉粉位的高低。當粉位達到一定高度時，說明製備的煤粉已滿足當前機組負荷下鍋爐燃燒的需求，則停止制粉系統的運行，這樣既可以降低制粉系統能耗還可以延長設備的使用壽命。對於制粉出力的測量，傳統方法都是通過煤粉濃度來間接反映。目前對於煤粉濃度的測量，國內外應用較多的方法有熱平衡法、稱重法、微波法、光電檢測法、雷射法、等速取樣法、混合壓差法、速度差壓法、光纖探頭法、感應電勢法等。其中，熱平衡法是通過測量風粉混合前空氣的溫度、風粉混合前煤粉的溫度、風粉混合後煤粉和空氣的溫度，繼而利用能量守恆定律計算出煤粉管道中煤粉與空氣的比值，該方法原理簡單，但測量周期較長，實時性較差。稱重法是利用給粉 機出口安裝的衝板流量計測量單位時間內的給粉量，同時採用壓差法測量風速，從而得到單位時間內的空氣量和粉量，最終得到煤粉濃度，該方法雖然原理簡單，但是衝板流量計磨損較為嚴重。微波法利用不同濃度的煤粉流對微波信號產生的影響程度不同的原理來測量煤粉濃度，該方法雖然精度較高，但是其設備成本高，而且還需要解決實際安裝位置的問題。光電檢測法是將運動微粒對光的感應信號經過光電轉換、模數轉換後計算得到煤粉濃度。雷射法是利用煤粉對雷射光通量的影響來測量煤粉濃度。以上兩種精度雖然較高，但是探頭結灰問題限制了此方法的應用。等速取樣法具有測量準確、通用性強的特點，但它不能實時測量造成了其在應用上的局限性。混合壓差法的原理雖然簡單，且易實現，但是需要測量的數據較多，計算量較大。速度差壓法無法適用流體有加速度的情況。光纖探頭法雖然信噪比高、設計簡單，但它的測量範圍有一定的限制。感應電勢法在軟體和硬體方面尚不完善。如前所述，對於煤粉濃度的測量，雖然方法較多，但是各種方法的缺點和適用條件造成了它們在應用上的局限性。而且上述方法都是採用單一信號來反映制粉出力，然而制粉系統是一個多變量、非線性、強耦合、大時滯的對象，其測量模型不是一成不變的，在實際運行過程中，測量模型參數也會因煤質、煤種、鋼球裝載量的變化而發生漂移，單純利用一種信號來反映制粉系統出力存在缺陷。
發明內容
為了克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種基於Takag1-Sugeno型模糊規則的火電廠球磨機制粉系統出力預測方法，實現對制粉出力的準確預測，從而對機組當前負荷下制粉系統運行時間進行估計，這樣不僅可降低系統能耗，而且延長設備的使用壽命，從而在安全運行的前提下，提高火電廠的經濟效益。為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案是:—種基於Takag1-Sugeno型模糊規則的火電廠球磨機制粉系統出力預測方法,步驟如下:步驟1:首先火電廠球磨機制粉系統採集信號數據構成現場歷史資料庫D，該資料庫D包括六個變量:磨機負荷BML、磨機出入口壓差BMDP、磨機入口負壓BMIP、磨機出口溫度ΒΜ0Τ、磨機通風量BMV和磨機出力BMPC ;這樣，資料庫D是一個六維資料庫，其中由磨機負荷BML，磨機出入口壓差BMDP，磨機入口負壓BMIP，磨機出口溫度ΒΜ0Τ，磨機通風量BMV所組成的集合{BML, BMDP, BMIP, BMOT, BMV}是Takag1-Sugeno型模糊規則前件集合，而磨機出力BMPC是Takag1-Sugeno型模糊規則後件；步驟2:火電廠球磨機制粉系統採用核密度聚類方法對資料庫D進行聚類分析，具體如下:先從資料庫D中抽取一個未處理過的對象P作為初始對象,並根據對象間的相似度度量搜索其ε鄰域N ε (ρ)，若N ε (ρ)包含的對象不少於Tm個，則ρ是一個核心對象並建立新簇Cv，並將N ε (ρ)中所有點歸入Cv中；ε和Tm是設定的閾值，對象的相似度度量表達式為:
權利要求
1.一種基於Takag1-Sugeno型模糊規則的火電廠球磨機制粉系統出力預測方法,其特徵在於:步驟如下: 步驟1:首先火電廠球磨機制粉系統採集信號數據構成現場歷史資料庫D，該資料庫D包括六個變量:磨機負荷BML、磨機出入口壓差BMDP、磨機入口負壓BMIP、磨機出口溫度BM0T、磨機通風量BMV和磨機出力BMPC ;這樣，資料庫D是一個六維資料庫，其中由磨機負荷BML，磨機出入口壓差BMDP，磨機入口負壓BMIP，磨機出口溫度BM0T，磨機通風量BMV所組成的集合{BML, BMDP, BMIP, BMOT, BMV}是Takag1-Sugeno型模糊規則前件集合，而磨機出力BMPC是Takag1-Sugeno型模糊規則後件； 步驟2:火電廠球磨機制粉系統採用核密度聚類方法對資料庫D進行聚類分析，具體如下: 先從資料庫D中抽取一個未處理過的對象ρ作為初始對象,並根據對象間的相似度度量搜索其ε鄰域N ε (ρ)，若N ε (ρ)包含的對象不少於Tm個,則ρ是一個核心對象並建立新簇Cv，並將N ε (ρ)中所有點歸入Cv中；ε和Tm是設定的閾值，對象的相似度度量表達式為:
2.根據權利要求1所述的基於Takag1-Sugeno型模糊規則的火電廠球磨機制粉系統出力預測方法，其特徵在於:所述火電廠球磨機制粉系統採用PLC和計算機組成的DDC系統，並對相關過程變量進行採集，採集速率為500ms以上。
全文摘要
一種基於Takagi-Sugeno型模糊規則的火電廠球磨機制粉系統出力預測方法，採集信號數據構成現場歷史資料庫，該資料庫包括六個變量磨機負荷BML、磨機出入口壓差BMDP、磨機入口負壓BMIP、磨機出口溫度BMOT、磨機通風量BMV、磨機出力BMPC。根據所得到的資料庫建立球磨機出力預測模型，並對模型參數進行訓練優化，最後通過所得到的預測模型實現對制粉系統出力的準確預測，從而對機組當前負荷下制粉系統運行時間進行估計，這樣不僅可減少系統維護的工作量，而且延長設備的使用壽命，從而在安全運行的前提下，提高火電廠的經濟效益。
文檔編號G06F19/00GK103235885SQ20131014868
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月25日 優先權日2013年4月25日
發明者曹暉, 王燕霞, 張彥斌, 賈立新, 司剛全 申請人:西安交通大學