基于数据和规则双驱动的分解炉出口温度目标值确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数据和规则双驱动的分解炉出口温度目标值确定方法，(1)采集历史水泥生产过程中特征数据获取多个分析样本形成样本集；(2)基于分解炉出口温度目标值采用聚类方法对样本集进行定档初筛；(3)基于每档样本的特征数据采用聚类方法对每档样本进行细分类；(4)根据分档分类的结果建立结果定档归类表；(5)获取当前工况的特征数据并根据确定规则进行分解炉出口温度目标值的确定，根据确定的分解炉出口温度目标值调整分解炉出口温度；本发明专利技术能够获取精确的分解炉出口温度目标值。目标值。目标值。

【技术实现步骤摘要】
基于数据和规则双驱动的分解炉出口温度目标值确定方法


[0001]本专利技术涉及水泥生产智能控制的
，具体是涉及一种基于数据和规则双驱动的分解炉出口温度目标值确定方法。

技术介绍

[0002]分解炉出口温度是水泥生产中一个十分重要的工艺参数，其反映生料入窑分解率。分解炉出口温度过低，易导致入窑生料分解率低，增加窑系统负担；分解炉出口温度过高，不仅消耗过多的尾煤造成能源浪费，还容易导致预热器结皮堵塞从而影响窑系统运行。因此，给出当前工况下的分解炉温度最优设定值，具有重要的意义。
[0003]现有文献《水泥生产过程分解炉环节的优化控制研究》中记载了一种分解炉温度优化设定模型，该模型由基于LS
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SVM(最小二乘支持向量机)的分解炉温度预设定模型、基于专家系统的温度设定补偿模型和基于Fuzzy系统的温度设定校正模型组成，通过该模型获取分解炉出口温度目标值。但是该方案中基于LS
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SVM进行分解炉温度预设定没有对应的标签数据且LS
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SVM效果依赖于核函数的选取，且参数调整复杂，获取的分解炉出口温度目标值过程较为复杂。现有技术中存在基于深度学习利用历史数据进行分解炉出口温度目标值预测的算法模型，但此类方法一般需要对历史数据进行人工标注信息从而确定分解炉出口温度目标值，并且没有考虑实时工况的数据，获取的分解炉出口温度目标值过程复杂且结果并不准确。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术提供一种基于数据和规则双驱动的分解炉出口温度目标值确定方法，通过历史特征数据进行学习并考虑实时工况的特征数据设置调整规则，获取精确的分解炉出口温度目标值。
[0005]技术方案：本专利技术提供一种基于数据和规则双驱动的分解炉出口温度目标值确定方法，具体包括以下步骤：
[0006](1)采集历史水泥生产过程中特征数据，以熟料游离钙含量测定对应的熟料取样时间为基准，选取一段时间内的特征数据形成一个分析样本；获取多个分析样本形成样本集，对样本集中特征数据进行预处理并获取特征数据变化率；所述特征数据包括工况变量：分解炉出口温度目标值、分解炉出口温度反馈值、入窑喂料量、入窑生料三率值、二次风温、三次风温、窑头比色高温计温度、窑尾烟室NOx；控制变量：头煤用量、尾煤用量；结果变量：游离钙含量；
[0007](2)基于分解炉出口温度目标值采用k
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means聚类方法对样本集进行定档初筛，划分出多档样本，计算每档样本中分解炉出口温度目标值的中位数；
[0008](3)基于每档样本的特征数据采用k
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means聚类方法对每档样本进行细分类，获得多类样本，计算每类样本的出口温度反馈值中位数；
[0009](4)根据分档分类的结果建立结果定档归类表；
[0010](5)获取当前工况的特征数据及特征数据变化率并根据确定规则进行分解炉出口温度目标值的确定，根据确定的分解炉出口温度目标值调整分解炉出口温度；
[0011]所述的确定规则包括：(5.1)获取当前工况分解炉出口温度反馈值中位数并计算其与结果定档归类表中所有分解炉出口温度目标值的中位数的距离，选择距离最小的档位作为当前工况所在档位；(5.2)计算当前工况的特征数据与当前工况所在档位中每一类样本的特征数据之间距离，以最小距离对应的分类作为当前工况所在分类；(5.3)根据当前工况游离钙含量、入窑生料三率值、特征数据变化率、头尾煤用量比例、分解炉出口温度反馈值中位数确定预期调整的目标档位及细分类，以预期调整的目标档位及细分类对应的出口温度反馈值中位数作为分解炉出口温度目标值。
[0012]进一步的，步骤(5.3)中具体包括以下步骤：
[0013](5.3.1)判断当前工况的特征数据是否均处于预设范围之内，若处于预设范围之内则认定为正常工况，转至步骤(5.3.2)，否则转至步骤(5.3.3)；
[0014](5.3.2)分别针对游离钙含量、入窑生料三率值、特征数据变化率、头尾煤用量比例、分解炉出口温度反馈值中位数设置档位与分类的调整条件与调整规则；结果定档归类表中各档样本按照出口温度目标值的中位数大小由小到大排列，各类样本按照出口温度反馈值中位数大小由小到大排列；
[0015]以获取的当前工况的游离钙含量、入窑生料三率值、特征数据变化率、头尾煤用量比例、分解炉出口温度反馈值中位数为依据判断，若各变量中每存在一个变量满足调整条件且调整规则为在当前工况所在分类前面分类及上一档位的所有分类中寻找与当前工况的特征数据距离最近的细类则计数加1；若各变量中每存在一个变量满足调整条件且调整规则为在当前工况所在分类后面细类及下一档位所有类中寻找与当前工况的特征数据距离最近的细类则计数减1；若游离钙含量满足调整条件且调整规则为不作调整则计数为0；所述前面分类指与当前工况所在分类处于同一档位且出口温度反馈值中位数小于该分类对应的出口温度反馈值中位数的分类；所述后面分类是指与当前工况所在分类处于同一档位且出口温度反馈值中位数大于该分类对应的出口温度反馈值中位数的分类；
[0016]根据计数累积结果判断若累积计数值大于0或等于0，则确定最终调整规则为在当前工况所在分类前面分类及上一档位的所有分类中寻找与当前工况的特征数据距离最近的细类作为预期调整的目标档位及细分类；若累积计数值小于0，则确定最终调整规则为当前工况所在分类后面细类及下一档位所有类中寻找与当前工况的特征数据距离最近的细类作为预期调整的目标档位及细分类；
[0017]若未获取当前工况的游离钙含量、入窑生料三率值并且特征数据变化率、头尾煤用量比例、分解炉出口温度反馈值均不满足调整条件，则确定最终调整规则为当前工况所在档位与上一档位的所有类中寻找与当前工况的特征数据距离最近的细类作为预期调整的目标档位及细分类；
[0018](5.3.3)确定最终调整规则为当前工况所在分类前面分类及上N档位或者下N档位的所有分类中寻找与当前工况的特征数据距离最近的细分类作为预期调整的目标档位及细分类。
[0019]进一步的，步骤(5.3.2)中各变量档位与分类的调整条件与调整规则具体为：
[0020]所述游离钙含量档位与分类的调整条件与调整规则为：当A<fCao<B，则不作调整；
当fCao≤A，则在当前工况所在分类前面分类及上一档位的所有分类中寻找与当前工况的特征数据距离最近的细类；当fCao≥B，则在当前工况所在分类后面细类及下一档位所有类中寻找与当前特征最近的细类；fCao表示当前工况游离钙含量平均值，A与B均为预设阈值；
[0021]所述入窑生料三率值档位与分类的调整条件与调整规则为：当前工况的KH、SM增大，则在当前工况所在分类后面细类及下一档位所有类中寻找与当前工况的特征数据距离最近的细类；当前工况的IM增大，则在当前工况所在分类前面细类及上一档位所有类中寻找与当前工况的特征数据距离最近的细类；
[0022]所述头尾煤用量比例档位与分类的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据和规则双驱动的分解炉出口温度目标值确定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采集历史水泥生产过程中特征数据，以熟料游离钙含量测定对应的熟料取样时间为基准，选取一段时间内的特征数据形成一个分析样本，获取多个分析样本形成样本集；对样本集中特征数据进行预处理并获取特征数据变化率；所述特征数据包括工况变量：分解炉出口温度目标值、分解炉出口温度反馈值、入窑喂料量、入窑生料三率值、二次风温、三次风温、窑头比色高温计温度、窑尾烟室NOx；控制变量：头煤用量、尾煤用量；结果变量：游离钙含量；(2)基于分解炉出口温度目标值采用k
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means聚类方法对样本集进行定档初筛，划分出多档样本，计算每档样本中分解炉出口温度目标值的中位数；(3)基于每档样本的特征数据采用k
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means聚类方法对每档样本进行细分类，获得多类样本，计算每类样本的出口温度反馈值中位数；(4)根据分档分类的结果建立结果定档归类表；(5)获取当前工况的特征数据及特征数据变化率并根据确定规则进行分解炉出口温度目标值的确定，根据确定的分解炉出口温度目标值调整分解炉出口温度；所述的确定规则包括：(5.1)获取当前工况分解炉出口温度反馈值中位数并计算其与结果定档归类表中所有分解炉出口温度目标值的中位数的距离，选择距离最小的档位作为当前工况所在档位；(5.2)计算当前工况的特征数据与当前工况所在档位中每一类样本的特征数据之间距离，以最小距离对应的分类作为当前工况所在分类；(5.3)根据当前工况游离钙含量、入窑生料三率值、特征数据变化率、头尾煤用量比例、分解炉出口温度反馈值中位数确定预期调整的目标档位及细分类，以预期调整的目标档位及细分类对应的出口温度反馈值中位数作为分解炉出口温度目标值。2.根据权利要求1所述的基于数据和规则双驱动的分解炉出口温度目标值确定方法，其特征在于，步骤(5.3)中具体包括以下步骤：(5.3.1)判断当前工况的特征数据是否均处于预设范围之内，若处于预设范围之内则认定为正常工况，转至步骤(5.3.2)，否则转至步骤(5.3.3)；(5.3.2)分别针对游离钙含量、入窑生料三率值、特征数据变化率、头尾煤用量比例、分解炉出口温度反馈值中位数设置档位与分类的调整条件与调整规则；结果定档归类表中各档样本按照出口温度目标值的中位数大小由小到大排列，各类样本按照出口温度反馈值中位数大小由小到大排列；以获取的当前工况的游离钙含量、入窑生料三率值、特征数据变化率、头尾煤用量比例、分解炉出口温度反馈值中位数为判断依据，若各变量中每存在一个变量满足调整条件且调整规则为在当前工况所在分类前面分类及上一档位的所有分类中寻找与当前工况的特征数据距离最近的细类则计数加1；若各变量中每存在一个变量满足调整条件且调整规则为在当前工况所在分类后面细类及下一档位所有类中寻找与当前工况的特征数据距离最近的细类则计数减1；若游离钙含量满足调整条件且调整规则为不作调整则计数为0；所述前面分类指与当前工况所在分类处于同一档位且出口温度反馈值中位数小于该分类对应的出口温度反馈值中位数的分类；所述后面分类是指与当前工况所在分类处于同一档位且出口温度反馈值中位数大于该分类对应的出口温度反馈值中位数的分类；
根据计数累积结果判断若累积计数值大于0或等于0，则确定最终调整规则为在当前工况所在分类前面分类及上一档位的所有分类中寻找与当前工...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵美江，涂顺祖，张增吉，徐进，许耀赆，彭小平，刘威，罗立群，刘永，朱学超，李延锋，徐可心，闵锐，袁弘智，师立国，刘磊，陈思，杨益飞，
申请(专利权)人：江西玉山南方水泥有限公司，
类型：发明
国别省市：