基于数值模拟数据的锅炉炉膛温度分布软测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115563835A(43)申请公布日2023.01.03(21)申请号202211367084.3G06F113/08(2020.01)(22)申请日2022.11.02G06F119/08(2020.01)G06F119/14(2020.01)(71)申请人东北电力大学地址132012吉林省吉林市长春路169号(72)发明人唐振浩董鸿蕊(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109专利代理师李在川(51)Int.Cl.G06F30/23(2020.01)G06F30/27(2020.01)G06F30/28(2020.01)G06N5/00(2006.01)G06N20/20(2019.01)G06F111/10(2020.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称基于数值模拟数据的锅炉炉膛温度分布软测量方法(57)摘要本发明提供一种基于数值模拟数据的锅炉炉膛温度分布软测量方法，首先利用流体仿真软件对网格划分后的几何模型进行模拟计算，生成模拟数据集，解决了炉膛内部温度场分布难以获得使得建模样本不充分无法实时获得温度场分布的问题；然后利用求解欧氏距离的方法对得到的N组模拟数据集进行数据重构，生成训练集、测试集和验证集，从而减小温度场分布软测量的误差，使得所建立的随机森林模型有更高的精度；最后基于随机森林算法建立炉膛内部温度场软测量模型，随机森林算法作为一种集成算法，能够建立输入和输出之间存在的复杂的非线性关系，更利于得到一个稳健的模型，使得得到的软测量模型更符合工业现场对于模型实时性和稳定性的要求。CN115563835ACN115563835A权利要求书1/2页1.一种基于数值模拟数据的锅炉炉膛温度分布软测量方法，其特征在于，包括：步骤1：根据锅炉炉膛几何结构构建锅炉的几何模型；步骤2：利用计算流体动力学仿真软件Gambit对几何模型进行网络划分；步骤3：利用计算流体动力学仿真软件AnsysFluent对网格划分后的几何模型进行数值模拟计算，生成基于数值模拟数据和运行参数的数据集Ui，其中运行参数中剔除二次风门开度SO和燃尽风风门开度OF；步骤4：根据N组的组合数据集Ui，利用求解欧氏距离的方法生成训练集、测试集和验证集；步骤5：构建随机森林模型作为炉膛炉温T的软测量模型，利用训练集对随机森林模型进行参数训练，利用测试集对训练后的模型进行测试，利用验证集对训练后的模型进行验证；步骤6：利用训练后的软测量模型对实际生产中的锅炉炉膛温度T进行三维分布软测量，得到温度的三维分布测量结果。2.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟数据的锅炉炉膛温度分布软测量方法，其特征在于，所述步骤3包括：步骤3.1：根据锅炉的燃烧特性设置边界条件；步骤3.2：确定炉膛内气相湍流模型、炉膛内气相燃烧模型、辐射换热模型、焦炭燃烧模型；步骤3.3：确定运行参数，所述运行参数包括负荷NE、总风量TA、总煤量TF、一次风量PA、二次风量SA、二次风温AT、二次风门开度SO和燃尽风风门开度OF；步骤3.4：设置运行参数的N组不同取值，分别进行n次仿真运算，在每组运行参数下进行数值模拟计算得到包含炉膛温度T、X坐标、Y坐标、Z坐标的数据Di，其中坐标系的坐标原点为炉膛底部的中心位置，X坐标表示炉宽、Y坐标表示炉高、Z坐标表示炉深；步骤3.5：根据每组运行参数以及模拟计算得到的对应数据建立组合数据集，其中运行参数中剔除二次风门开度SO和燃尽风风门开度OF；第i组运行参数下的组合数据集Ui包括负荷NE、总风量TA、总煤量TF、一次风量PA、二次风量SA、二次风温AT和数值模拟运行得到的数据集Di中的元素。3.根据权利要求2所述的一种基于数值模拟数据的锅炉炉膛温度分布软测量方法，其特征在于，所述步骤3.3中运行参数包括负荷NE、总风量TA、总煤量TF、一次风量PA、二次风量SA、二次风温AT、二次风门开度SO和燃尽风风门开度OF。4.根据权利要求1所述的一种基于数值模拟数据的锅炉炉膛温度分布软测量方法，其特征在于，所述步骤4包括：步骤4.1：将燃尽风门开度SO、二次风风门开度OF类型分为六类，这六类燃尽风风门开度和二次风门开度分别为：均匀燃尽风门开度和均匀二次风门开度、均匀燃尽风门开度和非均匀二次风门开度、上低下高的燃尽风门开度和均匀二次风门开度、上低下高的燃尽风门开度和非均匀二次风门开度、两低中高的燃尽风门开度和非均匀二次风门开度、两低中高的燃尽风门开度和均匀二次风门开度，取与燃尽风门开度SO、二次风风门开度OF类型相同的M个组合数据集Ui作为同一类数据集Kb；步骤4.2：针对每类数据集Kb，计算任意两个组合数据集Ui之间的欧式距离di,j：2CN115563835A权利要求书