一种制粉系统双模型的煤粉细度实时在线软测量系统及方法技术方案

一种制粉系统双模型的煤粉细度实时在线软测量系统及方法，包括数值模型数据库、CK测控模块、数据提取与转换模块、参数数据预处理模块、基于T‑S模型的煤粉细度计算模块、数据验证回馈模块、KZ控制模块，该系统克服了传统煤粉细度定期取样测量时间滞后、离线操作和难以实现燃烧过程自动化智能化清洁化的缺陷；较现有煤粉细度在线测量方法，本发明专利技术可靠性好、具有较好的经济优势。

【技术实现步骤摘要】
一种制粉系统双模型的煤粉细度实时在线软测量系统及方法
本专利技术涉及煤粉测量领域，具体涉及一种制粉系统双模型的煤粉细度实时在线软测量系统及方法。
技术介绍
煤粉炉的燃烧为煤粉悬浮燃烧，煤粒从外表面至内部逐步层着火燃烧。煤粉细度较小时，氧气难以与煤粉颗粒表面充分接触，燃烧不充分，机械不完全燃烧热损失加大，较小粒度的煤粉更容易随烟气排出，造成较大飞灰热损失；煤粉细度较大时，燃烧中心偏移，增大了结焦爆管的风险，在煤粉留炉时间一定的情况下，煤粒焦炭燃不尽，炉渣含碳量剧增，造成较大排渣热损失。因此，适当的煤粉细度控制调节是保障锅炉热效率必要前提条件，特别是燃煤锅炉。目前，煤粉细度的测定以离线定期取样测量为主。筛分法以简单易行精度高等优点成为最常见的离线测量方法，但其时间滞后，限制了锅炉的自动化智能化；光测法能够实现在线测量且精度高，但其激光光学传感器易污损，且只能用于单点测量；超声波法能够通过声衰减与频率之间的关系得到两相流中煤粒的细度，但是该方法受到背景噪声信号的影响较大；静电法也是一种流行的在线测量手段，但是其静电信号受到电厂运行环境的影响较大，其实际应用受到很大的限制；浙江大学团队运用图像处理的方法对煤粉细度进行了测定，但是该方法仅对毫米级煤粒有效，对于气力输送的微米级煤粒细度测定仍需要进一步的探索研究。
技术实现思路
针对现有技术方案存在的问题，本专利技术公开一种煤粉细度在线耦合软测量系统及方法，克服了传统煤粉细度定期取样测量时间滞后、离线操作和难以实现燃烧过程自动化智能化清洁化的缺陷；较现有煤粉细度在线测量方法，本专利技术可靠性好、具有较好的经济优势。一种制粉系统双模型的煤粉细度实时在线软测量系统，包括数值模型数据库、CK测控模块、数据提取与转换模块、参数数据预处理模块、基于T-S模型的煤粉细度计算模块、数据验证回馈模块、KZ控制模块，其特征在于：所述数值模型数据库、数据提取与转换模块、参数数据预处理模块、基于T-S模型的煤粉细度计算模块和数据验证回馈模块依次连接，所述基于T-S模型的煤粉细度计算模块与数值模型数据库连接；所述数据提取与转换模块与CK测控模块连接，所述数据验证回馈模块与KZ控制模块连接，CK测控模块和KZ控制模块相互连接；CK测控模块，包含测控传感器CK-01、CK-02、CK-03、CK-04及其扩展单元，安装于煤仓给煤机、磨煤机、煤粉分离器、煤粉仓，测量并给出制粉系统的特性参数；数据提取与转换模块，将制粉系统特性参数用含参量的专家经验公式表示并提取和转换参量，存储至煤粉细度参量输入数据集合u；参数数据预处理模块，判断区分煤粉细度参量输入数据集合u中的冗余数据或弱相关数据，以及关键参数基于T-S模型的煤粉细度计算模块，根据煤粉细度参量输入数据集合u及煤粉细度目标值训练并获取T-S模糊集模型；数据验证回馈模块，进行煤粉细度对发电效率和锅炉热效率的验证回馈评价；KZ控制模块，收集CK测控模块采集的基础数据，通过PLC调控煤仓温度湿度、磨煤机运行参数、煤粉分离机运行参数。进一步地，数值模型数据库，包括基于电厂历史运行数据和既定工况组合构建该电厂某型锅炉的三维几何模型及空气动力场的三维计算模型、基于电厂历史运行数据和既定工况组合的历史仿真信息训练的预测模型。进一步地，CK-01测量并给出煤质特性参数反馈给KZ控制模块；CK-02测量并给出磨煤机结构特性及其运行特性参数反馈给KZ控制模块，根据KZ控制模块控制信号调节磨煤机运行特性参数；CK-03测量并给出分离器结构特性及其运行特性参数反馈给KZ控制模块，根据KZ控制模块控制信号调节分离器运行特性参数；CK-04测量并给出煤质特性参数及其运行特性参数反馈给KZ控制模块；扩展单元为备用，测量参数包括但不限于一次风量、锅炉负荷、燃煤挥发分。一种制粉系统双模型的煤粉细度实时在线软测量方法，包括如下步骤：步骤1，建立数值模型数据库；步骤2，电厂现场安装搭建CK测控模块，采集样本的煤粉细度数据，并确定确定既定工况边界条件；步骤3，通过CK测控模块采集的样本数据，对煤粉细度数据，即煤粉细度参量输入数据，集合数据并进行提取与转换；步骤4，预处理并筛选煤粉细度参量输入数据，建立基于T-S模型的煤粉细度计算模型；步骤5，训练基于T-S模型的煤粉细度计算模型，CK测控模块采集实时的煤粉细度数据，通过数值模型数据库判断煤粉细度结果是否满足精度要求，不满足则进入步骤6，满足则进入步骤7；步骤6，进行TS模型的结构辨识，通过减法聚类进行前件参数辨识，通过最小二乘估计进行后件参数辨识，建立煤粉细度TS预测模型，通过预测模型对煤仓粉仓的煤粉细度数据进行对比，检查是否满足精度要求，若满足则进入步骤7，如不满足则循环本步骤；步骤7，输出达到精度要求的煤粉细度数据。进一步地，步骤1中，建立数值模型数据库，包括但不限于基于电厂历史运行数据和既定工况组合构建该电厂某型锅炉的三维几何模型及空气动力场的三维计算模型，基于电厂历史运行数据和既定工况组合的历史仿真信息训练的预测模型；数据库模型中的既定工况条件为边界条件及燃烧条件的组合，得到对应的既定工况组合表。进一步地，步骤2中，搭建的CK测控模块及对应采集的基础数据包括：测控传感器CK-01，包括煤质分析仪、DS5000型煤质成分在线测量仪、哈氏可磨性指数测定仪以及可编程逻辑控制器PLC-01，采集待磨煤的挥发分V、固定碳C、灰分A、全水分Mt、可磨性系数HGI；测控传感器CK-02，包括电感式料位计、压电传感器、热电偶、风量测定仪以及可编程逻辑控制器PLC-02，采集待分离煤粉的磨煤机给煤量L、液压加载力P、入口风温Temp、入口风量Lair；测控传感器CK-03，包括非接触式光电传感器以及可编程逻辑控制器PLC-03，采集动态分离器的转速RSDynS、一次风风量Lwind；测控传感器CK-04，包括非接触式光电传感器以及可编程逻辑控制器PLC-03，采集煤粉细度Rr_real煤粉均匀性指数ncoal_real、煤粉浓度ω_real。进一步地，步骤3中，通过测控传感器CK-01、CK-02、CK-03采集的基础数据，根据如下经验公式，对参量进行提取和转换，其中m≥1，n≥1，w≥1；测控传感器CK-01烟煤煤粉细度数据集合：测控传感器CK-01无烟煤煤粉细度数据集合：测控传感器CK-02煤粉细度数据集合：测控传感器CK-03煤粉细度数据集合：构建煤粉细度参量输入数据集合u：其中m，n，w为正整数。进一步地，步骤4中，首先，判断区分测控传感器CK-01、CK-02、CK-03采集数据中的冗余数据或弱相关数据，以及关键参数然后，对煤粉细度参量输入数据集合u稀疏化处理，并用COO格式进行存储，记为uSpec；读取煤粉细度因变量物理指标，并存储于矩阵；完成基于T-S模型的煤粉细度计算模型的输入变量样本的采集。进一步地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制粉系统双模型的煤粉细度实时在线软测量系统，包括数值模型数据库、CK测控模块、数据提取与转换模块、参数数据预处理模块、基于T-S模型的煤粉细度计算模块、数据验证回馈模块、KZ控制模块，其特征在于：/n所述数值模型数据库、数据提取与转换模块、参数数据预处理模块、基于T-S模型的煤粉细度计算模块和数据验证回馈模块依次连接，所述基于T-S模型的煤粉细度计算模块与数值模型数据库连接；/n所述数据提取与转换模块与CK测控模块连接，所述数据验证回馈模块与KZ控制模块连接，CK测控模块和KZ控制模块相互连接；/nCK测控模块，包含测控传感器CK-01、CK-02、CK-03、CK-04及其扩展单元，安装于煤仓给煤机、磨煤机、煤粉分离器、煤粉仓，测量并给出制粉系统的特性参数；/n数据提取与转换模块，将制粉系统特性参数用含参量的专家经验公式表示并提取和转换参量，存储至煤粉细度参量输入数据集合u；/n参数数据预处理模块，判断区分煤粉细度参量输入数据集合u中的冗余数据

【技术特征摘要】
1.一种制粉系统双模型的煤粉细度实时在线软测量系统，包括数值模型数据库、CK测控模块、数据提取与转换模块、参数数据预处理模块、基于T-S模型的煤粉细度计算模块、数据验证回馈模块、KZ控制模块，其特征在于：
所述数值模型数据库、数据提取与转换模块、参数数据预处理模块、基于T-S模型的煤粉细度计算模块和数据验证回馈模块依次连接，所述基于T-S模型的煤粉细度计算模块与数值模型数据库连接；
所述数据提取与转换模块与CK测控模块连接，所述数据验证回馈模块与KZ控制模块连接，CK测控模块和KZ控制模块相互连接；
CK测控模块，包含测控传感器CK-01、CK-02、CK-03、CK-04及其扩展单元，安装于煤仓给煤机、磨煤机、煤粉分离器、煤粉仓，测量并给出制粉系统的特性参数；
数据提取与转换模块，将制粉系统特性参数用含参量的专家经验公式表示并提取和转换参量，存储至煤粉细度参量输入数据集合u；
参数数据预处理模块，判断区分煤粉细度参量输入数据集合u中的冗余数据或弱相关数据，以及关键参数
基于T-S模型的煤粉细度计算模块，根据煤粉细度参量输入数据集合u及煤粉细度目标值训练并获取T-S模糊集模型；
数据验证回馈模块，进行煤粉细度对发电效率和锅炉热效率的验证回馈评价；
KZ控制模块，收集CK测控模块采集的基础数据，通过PLC调控煤仓温度湿度、磨煤机运行参数、煤粉分离机运行参数。


2.根据权利要求1所述的一种制粉系统双模型的煤粉细度实时在线软测量系统，其特征在于：数值模型数据库，包括基于电厂历史运行数据和既定工况组合构建该电厂某型锅炉的三维几何模型及空气动力场的三维计算模型、基于电厂历史运行数据和既定工况组合的历史仿真信息训练的预测模型。


3.根据权利要求1所述的一种制粉系统双模型的煤粉细度实时在线软测量系统，其特征在于：CK-01测量并给出煤质特性参数反馈给KZ控制模块；CK-02测量并给出磨煤机结构特性及其运行特性参数反馈给KZ控制模块，根据KZ控制模块控制信号调节磨煤机运行特性参数；CK-03测量并给出分离器结构特性及其运行特性参数反馈给KZ控制模块，根据KZ控制模块控制信号调节分离器运行特性参数；CK-04测量并给出煤质特性参数及其运行特性参数反馈给KZ控制模块；扩展单元为备用，测量参数包括但不限于一次风量、锅炉负荷、燃煤挥发分。


4.一种制粉系统双模型的煤粉细度实时在线软测量方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤1，建立数值模型数据库；
步骤2，电厂现场安装搭建CK测控模块，采集样本的煤粉细度数据，并确定确定既定工况边界条件；
步骤3，通过CK测控模块采集的样本数据，对煤粉细度数据，即煤粉细度参量输入数据，集合数据并进行提取与转换；
步骤4，预处理并筛选煤粉细度参量输入数据，建立基于T-S模型的煤粉细度计算模型；
步骤5，训练基于T-S模型的煤粉细度计算模型，CK测控模块采集实时的煤粉细度数据，通过数值模型数据库判断煤粉细度结果是否满足精度要求，不满足则进入步骤6，满足则进入步骤7；
步骤6，进行TS模型的结构辨识，通过减法聚类进行前件参数辨识，通过最小二乘估计进行后件参数辨识，建立煤粉细度TS预测模型，通过预测模型对煤仓粉仓的煤粉细度数据进行对比，检查是否满足精度要求，若满足则进入步骤7，如不满足则循环本步骤；
步骤7，输出达到精度要求的煤粉细度数据。


5.根据权利要求4所述的一种制粉系统双模型的煤粉细度实时在线软测量方法，其特征在于：步骤1中，建立数值模型数据库，包括但不限于基于电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海峰，张君，王义洪，拱一，李润璞，郑熙，程强，董建聪，
申请(专利权)人：国能黄金埠发电有限公司，南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江西;36