循环流化床锅炉床温预测系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103605287103605287A(43)申请公布日2014.02.26(21)申请号201310335800.4(22)申请日2013.08.05(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人吴家标刘兴高(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人周烽(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)权权利要求书4页利要求书4页说明书8页说明书8页附图1页附图1页(54)发明名称循环流化床锅炉床温预测系统及方法(57)摘要本发明公开了一种循环流化床锅炉床温预测系统及方法，系统包括与循环流化床锅炉连接的现场智能仪表、数据库、数据接口、控制站以及上位机；现场智能仪表与控制站、数据库和上位机连接，上位机包括：标准化处理模块，用于从数据库中采集关键变量的训练样本，并进行标准化处理；预测机制形成模块，用于建立预测模型；预测执行模块，用于实时预测床温；模型更新模块；信号采集模块；结果显示模块。本发明根据循环流化床锅炉的运行工况和操作变量对床温进行预测，以便于建议并指导运行操作，从而将床温控制在最佳范围，有效地保证循环流化床锅炉的安全、环保运行，并为进一步对运行效率进行优化奠定基础。CN103605287ACN10365287ACN103605287A权利要求书1/4页1.一种循环流化床锅炉床温预测系统，其特征在于，包括与循环流化床锅炉连接的现场智能仪表、数据库、数据接口、控制站以及上位机；现场智能仪表与控制站、数据库和上位机连接，所述的上位机包括：标准化处理模块，用于从数据库中采集运行工况变量和操作变量的历史记录，组成自变量的训练样本矩阵X，采集对应的床温信号的历史记录，组成因变量训练样本向量Y，对训练样本X、Y进行标准化处理，使各变量的均值为0，方差为1，得到标准化后自变量训练样本矩阵X*(n×p)、标准化后因变量训练样本向量Y*(n×1)，采用以下过程来完成：1.1）求均值：1.2）求标准差1.3）标准化其中，xij、yi为训练样本点的原值，n为训练样本个数，p为自变量个数，为训练样本的均值，sx,j、sy为训练样本的标准差，为训练样本点的标准化值，其中下标i、j分别表示第i个训练样本点、第j个自变量；预测机制形成模块，用于建立预测模型，其实现步骤如下：2.1）按（7）式求预测系数向量β：β=(X*TX*)-1X*TY*（7）其中，上标：T、-1分别表示矩阵的转置、矩阵的逆；2.2）将预测系数向量β传递并存储到预测执行模块；预测执行模块，用于根据循环流化床锅炉的运行工况和设定的操作变量预测床温，其实现步骤如下：3.1）将输入的自变量信号按（8）式处理：2CN103605287A权利要求书2/4页其中，x(t)j为t时刻第j个自变量原值，为第j个自变量训练样本的均值，sx,j为第j个自变量训练样本的标准差，为t时刻第j个自变量无量纲化值，t表示时间、单位为秒；3.2）按下式求床温的无量纲化预测值：其中，为t时刻床温的无量纲化预测值；3.3）按下式求床温的原量纲预测值：其中，为t时刻床温的原量纲预测值；所述的上位机还包括：信号采集模块，用于按设定的采样时间间隔，从现场智能仪表采集实时数据，以及从数据库中采集历史数据；模型更新模块，用于按设定的时间间隔将实际的床温与预测值比较，如果相对误差大于10%，则将新数据加入训练样本数据，重新执行标准化处理模块与预测机制形成模块；结果显示模块，用于从控制站读取设置参数，并将床温预测值传给控制站进行显示，并给出操作建议：在当前的工况下，操作变量如何调整最有利于将床温控制在最佳范围，以便控制站工作人员，根据床温预测值和操作建议，及时调整操作条件，将床温控制在最佳范围，有效地保证循环流化床锅炉的安全、环保运行；其中，操作变量如何调整最有利于将床温控制在最佳范围，一个简便方法是将操作变量的多种组合值，代入床温预测系统，得到相应的床温预测值，从而非常直观地通过比较大小得到；所述自变量包括：运行工况变量：主蒸汽流量、环境温度、给水温度、炉膛负压、床压、燃煤水分、燃煤挥发分、燃煤灰分、燃煤硫分；操作变量：一次风总风量、二次风总风量。2、一种用权利要求1所述的循环流化床锅炉床温预测系统实现的床温预测方法，其特征在于，所述的预测方法包括以下步骤：1）从数据库中采集运行工况变量和操作变量的历史记录，组成自变量的训练样本矩阵X，采集对应的床温信号的历史记录，组成因变量训练样本向量Y，对训练样本X、Y进行标准化处理，使各变量的均值为0，方差为1，得到标准化后自变量训练样本矩阵X*(n×p)、标准化后因变量训练样本向量Y*(n×1)，采用以下过程来完成：1.