專利名稱：循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識及預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤矸石電廠鍋爐系統(tǒng)參數(shù)辨識技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種循環(huán)流化床 鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識及預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
中國是煤炭大國，2011年產(chǎn)原煤約35. 7億噸，其中15% 20%為排放的煤矸石、煤 泥等劣質(zhì)煤，煤矸石燃燒發(fā)電是火力發(fā)電的一種節(jié)能減排的形式，目前煤炭企業(yè)有煤矸石 電廠約近200座。循環(huán)流化床鍋爐是煤矸石發(fā)電廠安全發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備，循環(huán)流化床鍋爐 的燃燒效率要受到一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、返料風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、煤矸石流量等諸多因素的影響， 且各個參數(shù)的變化都具有非線性的特征。國際國內(nèi)專家對于廢料發(fā)電、電廠鍋爐風(fēng)機(jī)的故 障檢測、電廠引風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)的配合問題進(jìn)行了大量的研究，但是未見到有關(guān)對煤矸石發(fā) 電廠循環(huán)流化床鍋爐涉及到的非線性多變量的研究。對鍋爐的爐膛壓力、主蒸汽壓力實(shí)行 控制，可以保證火電廠鍋爐燃燒的穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)煤矸石倉到鍋爐的生產(chǎn)工藝，煤矸石電廠 的燃料經(jīng)過破碎機(jī)和振動篩的處理，煤粒度小于13_，結(jié)合煤矸石電廠的實(shí)際情況，返料風(fēng) 機(jī)是將未充分燃燒經(jīng)分離器分離的較大顆粒燃料再次送入爐膛助燃，反復(fù)循環(huán)燃燒，提高 燃燒效率；煤矸石流量Im和排煙的煙氣的含氧量02是影響鍋爐燃燒效率的主要因素，因 此以煤矸石流量Im、返料風(fēng)機(jī)的壓力P和排煙的煙氣含氧量02為循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵 被控變量，這些關(guān)鍵被控變量又受到其它變量的影響，例如關(guān)鍵被測變量煤矸石流量Im要 受到返料風(fēng)機(jī)的壓力、返料風(fēng)機(jī)的電流、煙氣含氧量02、引風(fēng)機(jī)的電流、一次風(fēng)機(jī)電流、二次 風(fēng)機(jī)電流的影響，呈復(fù)雜的非線性的關(guān)系，如果能對這些關(guān)鍵被控變量辨識，并進(jìn)行實(shí)時預(yù) 測，可為提高鍋爐燃燒效率，使汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。常用的參數(shù)辨識方法有基于相關(guān)函數(shù)的古典辨識法、最小二乘法、極大似然法、梯 度校正辨識及模型參考自適應(yīng)的辨識方法，但這些辨識方法均針對線性定常系統(tǒng)，非線性 系統(tǒng)的辨識一般采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，Volterra級數(shù)的辨識也可以用于非線性的辨識，但要先找 到Volterra級數(shù)和廣域頻率響應(yīng)(GFRF)的對應(yīng)關(guān)系，然后用非線性系統(tǒng)的GFRF遞推算法 求Volterra的內(nèi)核的頻率響應(yīng)，計(jì)算發(fā)雜。目前尚未見到有關(guān)循環(huán)流化床鍋爐非線性多變 量的關(guān)鍵被測變量的N個參數(shù)辨識方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種循環(huán)流化 床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識及預(yù)測方法，其設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便，辨識精度高且省 時，能夠進(jìn)行實(shí)時預(yù)測及故障診斷，推廣應(yīng)用價值高。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種循環(huán)流化床鍋爐非線性多 變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識及預(yù)測方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、對影響循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率的多個因素信號的實(shí)時檢測及同步上 傳通過多個傳感器對影響循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率的多個因素信號進(jìn)行實(shí)時檢測，并將實(shí)時所檢測到的信號同步上傳至數(shù)據(jù)采集卡；步驟ニ、信號采樣及預(yù)處理數(shù)據(jù)采集卡對多個傳感器所檢測到的信號進(jìn)行L次 采樣并相應(yīng)進(jìn)行放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換處理后，得到LXN維矩陣樣本信號Xki并同步上傳給 處理器進(jìn)行記錄；其中，
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識及預(yù)測方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟一、對影響循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率的多個因素信號的實(shí)時檢測及同步上傳通過多個傳感器對影響循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率的多個因素信號進(jìn)行實(shí)時檢測，并將實(shí)時所檢測到的信號同步上傳至數(shù)據(jù)采集卡(8)； 步驟ニ、信號采樣及預(yù)處理數(shù)據(jù)采集卡(8)對多個傳感器所檢測到的信號進(jìn)行L次采樣并相應(yīng)進(jìn)行放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換處理后，得到LXN維矩陣樣本信號Xki并同步上傳給處理器(9)進(jìn)行記錄；其中，k=l，2，…，L，i=l, 2，…，N, N的取值與傳感器的數(shù)量相等且N為大于2的自然數(shù)，L為大于20的自然數(shù)； 步驟三、循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識通過處理器(9)對步驟ニ中得到的LXN維矩陣樣本信號Xki進(jìn)行分析處理和辨識，得出循環(huán)流化床鍋爐的任意ー個被測關(guān)鍵變量的N個參數(shù)，其分析處理和辨識過程如下 .301、處理器(9)對L X N維矩陣樣本信號Xki進(jìn)行分析處理，得出循環(huán)流化床鍋爐的任意一個關(guān)鍵被測變量的N個被辨識參數(shù)的多維偏差樣本核函數(shù)集Hy其分析處理過程如下 .3011、選擇SVM的RBF核函數(shù)針對循環(huán)流化床鍋爐的任意一個關(guān)鍵被測變量的L個樣本信號，即LXN維矩陣樣本信號Xki的任意一列的列向量
2.按照權(quán)利要求I所述的循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識及預(yù)測方法，其特征在于步驟ー和步驟ニ中所述傳感器的數(shù)量為7個，7個所述傳感器為別為煤矸石流量傳感器(I)、引風(fēng)機(jī)電流互感器(2)、返料風(fēng)機(jī)電流互感器(3)、返料風(fēng)機(jī)壓力傳感器(4)、一次風(fēng)機(jī)電流互感器(5 )、二次風(fēng)機(jī)電流互感器(6 )和煙氣含氧量傳感器(7 )。
3.按照權(quán)利要求I所述的循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識及預(yù)測方法，其特征在干步驟五中所述循環(huán)流化床鍋爐的所有關(guān)鍵被測變量為煤矸石流量、返料風(fēng)機(jī)壓力和煙氣含氧量。
4.按照權(quán)利要求I所述的循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識及預(yù)測方法，其特征在于所述處理器(9)為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。
5.按照權(quán)利要求4所述的循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識及預(yù)測方法，其特征在于步驟三中進(jìn)行循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識時，以及步驟四中進(jìn)行循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時預(yù)測時，所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過MATLAB, Visual C和組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)。
6.按照權(quán)利要求I所述的循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識及預(yù)測方法，其特征在于步驟二和步驟三中L的取值為20 50 ；3011中s的取值為10 50。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識及預(yù)測方法，包括步驟一、對影響循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率的多個因素信號的實(shí)時檢測及同步上傳；二、信號采樣及預(yù)處理；三、循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的辨識；四、循環(huán)流化床鍋爐非線性多變量關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時預(yù)測；五、重復(fù)進(jìn)行步驟三和步驟四，直至辨識得出循環(huán)流化床鍋爐的所有關(guān)鍵被測變量的所有參數(shù)，并預(yù)測出循環(huán)流化床鍋爐的所有關(guān)鍵被測變量的實(shí)時預(yù)測值；六、處理結(jié)果同步輸出。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便，對影響循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)的預(yù)測精度高、預(yù)測效率高，省時省力，能夠進(jìn)行實(shí)時預(yù)測及故障診斷，推廣應(yīng)用價值高。
文檔編號G01D21/02GK102661759SQ201210146289
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者侯媛彬, 李寧 申請人:西安科技大學(xué)