[發明專利]高爐煤氣發生量軟測量方法

有效

• 申請號: 201510547223.4
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105177199B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 耿欣;陳俊;牛洪海;彭興;殷捷;李兵
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到一種軟測量建模方法，特別涉及鋼鐵企業高爐煤氣發生量的軟測量方法，用于軟測量技術領域。

背景技術

鋼鐵行業總能耗約占全國工業總能耗的10％。副產煤氣是鋼鐵聯合企業中重要的二次能源，其中高爐煤氣占到45％，對于整個鋼鐵企業的生產工藝有重要影響。高爐煤氣可以為生產工藝提供加熱能源燃料，為電廠發電和燃氣輪機一蒸汽輪機聯合循環發電提供重要的發電能源，在鋼鐵企業高爐冶煉生鐵的過程中，高爐煤氣系統為其提供重要的煤氣燃料。總之，高爐煤氣系統為鋼鐵企業的生產工藝提供重要的燃料能源，供給各個生產流程作為加熱燃料，高爐煤氣系統對于保障鋼鐵企業的能源平衡具有重要地位。

同時高爐作為高爐煤氣的發生單元，又是高爐煤氣管網系統的源端，在高爐煤氣平衡調度上起著舉足輕重的作用。高爐煤氣發生量會受到鼓風量、燃料、以及富氧等爐況因素變化的影響，同時煤氣儀表在小量程或者含有焦油等其他雜質的時候，精度比較差，導致煤氣發生量計量不準確，這些現象的發生造成了測量誤差的累積，從而造成了高爐煤氣的實際發生量與其儀表計量值不一致，從而導致整個高爐煤氣管網的不平衡。這些都成為鋼鐵企業所普遍存在的問題，對企業的能源調度、成本核算等帶來了不利影響，與企業的經濟效益直接相關。

通過以上分析，如何科學的評估高爐煤氣發生量的計量值，并保證總發生量與總消耗量的平衡，對于鋼鐵企業能源的合理分配，節能降耗具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是：提供一種高爐煤氣發生量軟測量方法，能保證在不同高爐運行狀態下準確計算高爐煤氣發生量。同時使得能源調度人員實時掌握高爐的運行狀態，及時調度煤氣系統的供需及平衡狀態。對現場缺失或者故障的高爐煤氣儀表進行在線軟測量，實現煤氣管網數據的完備性，為調度人員提供準確的數據支撐。

為了達成上述目的，本發明的技術方案是：高爐煤氣發生量軟測量方法，包含如下步驟：

(1)高爐工藝狀態計算

將高爐工藝狀態劃分為休風、減風、正常三個類別，從能源管控系統中采集高爐運行歷史數據，選擇表征高爐運行狀態的評估指標，建立基于模糊模式識別的高爐狀態計算模型，計算高爐的工藝狀態。

(2)高爐煤氣發生量軟測量特征變量選擇

選取影響高爐煤氣發生量的指標，從能源管控系統中采集各個指標和高爐煤氣發生量的歷史運行數據作為建模樣本，進行歸一化和無量綱處理，建立基于互信息理論的特征變量選擇模型，去除無關和冗余的指標，其余的作為特征變量。

(3)針對不同工藝狀態建立高爐煤氣發生量在線軟測量模型

(a)針對休風和正常狀態，根據高爐煤氣發生機理公式建立軟測量模型；

(b)針對減風狀態，根據步驟(2)互信息分析得到的特征變量，建立基于智能參數優化回歸分析方法的高爐發生量在線軟測量模型。

上述方案中：所述的步驟(1)中高爐工藝狀態計算，具體包含以下步驟：

第一步：獲取高爐運行的歷史數據，選擇爐頂煤氣溫度、鼓風量、壓差作為表征高爐運行狀態的評估指標，對高爐運行狀態進行評估。因此，可以得到狀態向量：

U＝{X、Y、Z}

式中：X為爐頂煤氣溫度；Y為鼓風量；Z為壓差。

第二步：基于狀態樣本集的數據聚類確定高爐運行的分類準則，通過分類準則得到狀態集；將高爐運行狀態分為休風、減風、正常三類狀態。

S＝{s₁，s₂，s₃}

式中：s₁，s₂，s₃為三類狀態的特征狀態向量。

第三步：通過模糊模式識別，求出狀態向量與狀態集的模糊隸屬度關系矩陣，具體如下：

式中：r_ij＝λ_R{u_i,s_j}0≤r_ij≤1，它表征的狀態向量中的u_i維度指標被評為s_j狀態類的概率。r_j＝r_1j+r_2j+r_3j，它表征的是該狀態屬于s_j類狀態的概率，通過比較r_j的大小，就可以得出最終的評估結果。

上述方案中：所述的步驟(2)中高爐煤氣發生量軟測量特征變量選擇，包含以下步驟：