[發明專利]一種基于復合軟測量的火電廠磨機負荷預測方法

在審

• 申請號: 202110430065.X
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113190983A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 石建全;劉漢忠;劉坤;邵力
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06K9/00;G06K9/62;G01H17/00;G01D21/02
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 汪芬

本發明公開了一種基于復合軟測量的火電廠磨機負荷預測方法，用以解決火電廠磨機負荷難以檢測的問題。本法首先通過對磨機噪聲、振動等多個相關參數建立多個離線訓練模型，然后基于各個模型的歷史估計結果建立在線模型。該方法通過對軟測量模型估計結果建立在線模型的復合軟測量方法，實現對磨機負荷的在線預測；本發明的火電廠磨機負荷預測方法具有復雜度低、預測精度高、利于在線應用等優點，為火電廠制粉系統的安全、經濟運行提供可靠保障。

技術領域

本發明屬于球磨機的負荷預測技術領域，尤其是一種基于復合軟測量的火電廠磨機負荷預測方法。

背景技術

在火力發電廠中，筒式球磨機是主要的制粉設備，廣泛應用于國內外的中小型電廠，是電廠的耗電大件。隨著電力改革的進一步深化，節能降耗已成為火力發電企業的重要攻關項目。研究表明，磨煤機的負荷狀態維持在最佳水平可以節約10％以上的電能。因此，如何準確測量磨煤機的負荷狀態成為了電廠節能降耗、優化運行的一項重要內容。由于磨機工作環境差，粉塵污染大，內部環境惡劣，使得磨機負荷的直接檢測非常困難。目前，應用較多的磨機負荷預測方法有差壓法、磨音法、振動法以及功率法。

差壓法是一種采用磨機進出口差壓來估計磨機負荷變化的軟測量方法。在碾磨過程中，如果風量穩定，筒體內存煤量的變化會改變風粉混合物的流通阻力，從而引起進出口的壓力差發生變化。因此認為差壓信號和磨機內的存煤量具有高度相關性，并依據可以測量的差壓信號調節給煤量。但是磨機進出口差壓不是磨機負荷的單值函數，是由筒體內存煤量、風溫、風壓、風量和磨機結構參數的多元函數。

磨音法，也稱為音頻法，是一種采用磨機運行時發出的噪音來估計磨機負荷的軟測量方法。經長期探索發現，球磨機在不同的負荷狀態下發出的噪音不同，當負荷較小時，研磨體更容易和金屬襯板進行撞擊，產生的噪音較大、頻率較高；反之，筒體內的空隙會被煤所填充，研磨體與煤質撞擊的概率更大，產生的噪音較小、頻率較低。因此可以依據磨機運行時的噪音信號對磨機負荷進行推斷估計。現有磨音法是通過單個聲音傳感器簡單檢測磨機噪聲聲強來判斷其負荷，缺點是檢測精度不高，未能有效去除背景噪聲干擾，特別是當多臺磨機同時在一個車間內運行時，臨近磨機運行時所發出的噪聲會嚴重影響負荷檢測的準確性。

振動法，在磨機筒體的旋轉過程中，研磨體與筒體內的煤、研磨體和磨機筒壁發生碰撞，實現煤粉的碾磨，即碰撞的一部分動能用于破碎煤塊；剩余的一部分動能會作用在筒體表面引起筒體表面和軸承的振動。存煤量的不同，產生的振動強度也不同，因此可以采用振動信號來實現磨機負荷的軟測量。振動法的不足在于線性度差，準確度不高。

功率法，也稱電流法，是一種傳統的磨機負荷檢測方法。如果在磨機運行中忽略襯板和研磨體由于磨損引起的重量變化，磨機內存煤量的變化將直接影響磨機驅動電流的變化，因此可以通過磨機電流實現磨機負荷的估計。但是由于存煤量占總體磨機重量的比例較小，使得該方法靈敏度較低，而且不同規格的磨煤機制粉出力不同，非單調變化的電流信號也隨著磨機規格的不同而變化，每一臺磨機都需要提前通過試驗標定磨機電流與負荷之間的對應關系。

以上介紹的軟測量方法都是從單一參數出發，建立存煤量與該參數的軟測量模型，實現磨機負荷的估計。由于磨機運行過程中的非線性、局部有效性以及參數的相關二義性，往往使估計結果不夠理想，甚至導致出現錯誤的判斷。而且隨著時間的推移，磨機運行過程中存在著煤質轉換、鄰磨啟停、鋼球磨損和襯板磨損等一些擾動因素，使得離線訓練的軟測量模型在線應用中出現模型退化和模型異常現象。

發明內容

為了解決現有技術中存在的不足，本發明提出了一種基于復合軟測量的火電廠磨機負荷預測方法，采用分數階傅立葉變換、基于密度誤差的最小二乘支持向量、基于密度量化的核遞歸最小二乘支持向量模型等技術手段，通過對離線模型估計值的時間序列建立在線模型，實現了對磨機負荷的在線實時預測。

本發明所采用的技術方案如下：