[發(fā)明專利]一種基于BP網(wǎng)絡(luò)模型的煤灰熔點(diǎn)預(yù)測方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910672743.6
• 申請(qǐng)日: 2019-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN110457784A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王廣偉;寧曉鈞;梁旺;張建良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G06N3/04;G06Q10/04
• 代理公司: 11401 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 皋吉甫<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明公開了一種基于BP網(wǎng)絡(luò)模型的煤灰熔點(diǎn)預(yù)測方法?；诟郀t噴吹煤粉，構(gòu)建以煤灰的氧化物成分為輸入，煤灰變形溫度為輸出的3層BP網(wǎng)絡(luò)模型。確定樣本后，通過對(duì)樣本的在線訓(xùn)練，逐步確定BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的各個(gè)參數(shù)，最終通過BP網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用得到最優(yōu)解。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：1)BP網(wǎng)絡(luò)模型采用誤差反向傳播的方式，通過對(duì)誤差的逐級(jí)調(diào)整，最終達(dá)到最小化誤差值的目的；2)由于目前高爐噴吹煤灰熔點(diǎn)的測量具有一定的時(shí)效性，通過該網(wǎng)絡(luò)模型的建立，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤灰熔點(diǎn)快速、準(zhǔn)確的預(yù)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤灰變形溫度預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種基于BP網(wǎng)絡(luò)模型的煤灰熔點(diǎn)預(yù)測方法。

背景技術(shù)

在高爐噴吹煤粉的過程中，熱風(fēng)溫度一般在1100℃以上，在這個(gè)環(huán)境下，主要是煤中的礦物質(zhì)進(jìn)行的物理和化學(xué)變化。由于不同煤種具有不同的礦物質(zhì)成分，高溫下某些礦物質(zhì)的存在會(huì)導(dǎo)致較早的出現(xiàn)液相，在設(shè)備表面進(jìn)行粘接，這種現(xiàn)象被人們稱為結(jié)渣。為了可以定量的表征煤灰結(jié)渣性能，提出了四個(gè)特征溫度，用于表征煤灰的熔融特性，分別為：開始熔化溫度(DT)、軟化溫度(ST)、半球溫度(HT)和流動(dòng)溫度(FT)。當(dāng)溫度達(dá)到DT，說明煤灰開始熔化并產(chǎn)生一定的黏度，當(dāng)溫度達(dá)到ST，煤灰黏度進(jìn)一步增大，設(shè)備表面開始出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象，當(dāng)溫度達(dá)到FT，粘結(jié)現(xiàn)象已經(jīng)非常嚴(yán)重，煤灰中存在大量的液相，HT通常不用于表示結(jié)渣過程。高爐噴吹煤粉過程通常伴隨著熱風(fēng)的鼓入，為了保證煤粉順利噴入高爐內(nèi)不產(chǎn)生結(jié)渣的現(xiàn)象，需要保證煤灰的DT溫度高于熱風(fēng)溫度，因此預(yù)測DT的溫度值顯得非常重要。目前，關(guān)于煤灰成分和礦物轉(zhuǎn)化對(duì)煤灰AFT的影響已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，但是還沒有行業(yè)內(nèi)認(rèn)可的可以準(zhǔn)測預(yù)測煤灰DT溫度的方法。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擁有多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一種誤差反向傳播進(jìn)行訓(xùn)練的算法。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使用的是最速下降法進(jìn)行學(xué)習(xí)的，輸出誤差的反向傳播，使得網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)系數(shù)和閾值不斷調(diào)整，使得網(wǎng)絡(luò)的的誤差值達(dá)到最小，以達(dá)到期望的誤差。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種原理簡單，計(jì)算精度較高的數(shù)學(xué)模型，目前已經(jīng)應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。然而，在以前的研究中卻很少使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)煤灰的變形溫度進(jìn)行預(yù)測。本發(fā)明的目的旨在開發(fā)一種更加簡單有效的，并且預(yù)測精度更為準(zhǔn)確的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，用于預(yù)測煤灰的熔化性溫度。這種模型不需要指定輸入和輸出變量之間的關(guān)系，便可以準(zhǔn)確的預(yù)測煤灰熔點(diǎn)，為高爐噴吹煤種的選取提供一種更為簡單高效的方式，也為以后工業(yè)應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于BP網(wǎng)絡(luò)模型的煤灰熔點(diǎn)預(yù)測方法，以有效解決上述背景技術(shù)中所提出的問題。

本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于BP網(wǎng)絡(luò)模型的煤灰熔點(diǎn)預(yù)測方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：將煤灰熔點(diǎn)作為研究對(duì)象，確定輸入和輸出函數(shù)；

步驟二：選擇并收集樣本的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，從而降低計(jì)算量并減小誤差；

步驟三：確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，設(shè)定訓(xùn)練函數(shù)、傳遞函數(shù)、學(xué)習(xí)率、訓(xùn)練步數(shù)和最大誤差參數(shù)，并通過對(duì)比分析獲得最優(yōu)參數(shù)，以獲得的最優(yōu)參數(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建立模型；

步驟四：使用訓(xùn)練樣本對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，然后采用測試樣本對(duì)訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行測試，取得良好結(jié)果后，得到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型；

步驟五：將需求解的輸出所對(duì)應(yīng)的輸入變量,輸入到步驟四中的最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型中，最終獲得較為準(zhǔn)確的煤灰變形溫度；

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案，所述選擇并收集的樣本數(shù)據(jù)包括輸入和輸出，其中，輸入內(nèi)容為煤灰化學(xué)成分中八種主要成分，分別為煤灰化學(xué)成分中的SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃、SO₃、K₂O、TiO₂和MgO，輸出內(nèi)容為煤灰的DT值；