[發(fā)明專利]一種基于熱風(fēng)爐可變周期預(yù)測的燒爐送風(fēng)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210225805.0
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114610093B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王筱圃;張永強(qiáng);張慶;張弢;鐘智敏;陳波
• 申請（專利權(quán)）人: 科大智能物聯(lián)技術(shù)股份有限公司;江蘇永聯(lián)慧科物聯(lián)技術(shù)有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 婁岳

1.一種基于熱風(fēng)爐可變周期預(yù)測的燒爐送風(fēng)控制方法，其特征在于，該方法包括：

步驟一：獲取歷史數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，對預(yù)處理后的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行整理劃分，整理劃分后的歷史數(shù)據(jù)包括爐況特征數(shù)據(jù)，燃燒特征數(shù)據(jù)和送風(fēng)特征數(shù)據(jù)；

步驟二：構(gòu)建可變送風(fēng)周期模型，所述可變送風(fēng)周期模型通過輸入燃燒最后時(shí)刻的爐況特征數(shù)據(jù)預(yù)測對應(yīng)爐子燃燒結(jié)束后的送風(fēng)時(shí)長，其中，所述爐況特征數(shù)據(jù)包括熱值、煤氣流量、助燃空氣流量、拱頂溫度和煙道溫度，具體方式包括：

S1：根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)擬合出送風(fēng)溫度函數(shù)，所述送風(fēng)溫度函數(shù)為送風(fēng)溫度關(guān)于送風(fēng)時(shí)間的函數(shù)，送風(fēng)溫度滿足最低送風(fēng)溫度要求的連續(xù)送風(fēng)時(shí)間為送風(fēng)時(shí)長；

S2：構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并利用訓(xùn)練數(shù)據(jù)訓(xùn)練回歸決策樹模型，訓(xùn)練數(shù)據(jù)包括熱值、煤氣流量、助燃空氣流量、拱頂溫度、煙道溫度和送風(fēng)時(shí)長；

S3：將剛結(jié)束燃燒爐的最后時(shí)刻的爐況特征數(shù)據(jù)作為回歸決策樹模型的輸入變量，將通過所述送風(fēng)溫度函數(shù)擬合得到的送風(fēng)時(shí)長作為輸出變量對可變送風(fēng)周期模型進(jìn)行訓(xùn)練；

步驟三：生成可變?nèi)紵芷诘娜紵呗裕?/p>

S01：訓(xùn)練LSTM模型，所述LSTM模型通過輸入燃燒特征數(shù)據(jù)預(yù)測燃燒階段全時(shí)序的預(yù)測拱頂溫度和預(yù)測煙道溫度，其中，所述燃燒特征數(shù)據(jù)包括：煤氣流量、助燃空氣流量、拱頂溫度、煙道溫度、煤氣閥門開度、空氣閥門開度和預(yù)測送風(fēng)時(shí)長；

S02：間隔一預(yù)設(shè)時(shí)長獲取實(shí)時(shí)拱頂溫度和實(shí)時(shí)煙道溫度，分別與所述預(yù)測拱頂溫度和預(yù)測煙道溫度進(jìn)行比較生成燃燒策略；

步驟四：生成可變送風(fēng)周期的送風(fēng)策略：

S10:擬合不同周期送風(fēng)策略，所述送風(fēng)策略包括送風(fēng)周期內(nèi)全時(shí)序的預(yù)測拱頂溫度和預(yù)測送風(fēng)溫度；

S20:根據(jù)所述預(yù)測送風(fēng)時(shí)長選擇對應(yīng)送風(fēng)策略，間隔一預(yù)設(shè)時(shí)長獲取實(shí)時(shí)拱頂溫度和實(shí)時(shí)送風(fēng)溫度，分別與所述預(yù)測拱頂溫度和預(yù)測送風(fēng)溫度進(jìn)行比較生成送風(fēng)策略。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熱風(fēng)爐可變周期預(yù)測的燒爐送風(fēng)控制方法，其特征在于，步驟一中所述數(shù)據(jù)處理包括：

SS1：采集熱風(fēng)爐燃燒和送風(fēng)的歷史數(shù)據(jù)，得到熱風(fēng)爐數(shù)據(jù)；

SS2：對采集到的熱風(fēng)爐數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)集并進(jìn)行預(yù)處理，將數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和測試數(shù)據(jù)集；

SS3：進(jìn)行數(shù)據(jù)分析：將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)在時(shí)間維度上進(jìn)行分析，得到燃燒周期在一百一十分鐘內(nèi)和送風(fēng)周期在六十分鐘內(nèi)的數(shù)據(jù)；

在數(shù)據(jù)分析過程中，對助燃空氣流量、煤氣流量、拱頂溫度和熱值進(jìn)行數(shù)據(jù)變換處理并繪制曲線圖，得到上述四個(gè)維度數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的時(shí)間長度，將其標(biāo)記為變動(dòng)時(shí)間，將變動(dòng)時(shí)間內(nèi)的所有數(shù)據(jù)去除，不參與模型訓(xùn)練。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于熱風(fēng)爐可變周期預(yù)測的燒爐送風(fēng)控制方法，其特征在于，步驟SS2中對熱風(fēng)爐數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理具體方式包括：

舍棄步驟一中用于采集熱風(fēng)爐數(shù)據(jù)設(shè)備調(diào)試階段的數(shù)據(jù)，同時(shí)刪除設(shè)備調(diào)試階段的數(shù)據(jù)中異常或錯(cuò)誤的記錄；

將刪除異常或錯(cuò)誤記錄后數(shù)據(jù)按照燃燒和送風(fēng)兩個(gè)階段生成相應(yīng)的時(shí)間序列，最后將數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和測試數(shù)據(jù)集。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熱風(fēng)爐可變周期預(yù)測的燒爐送風(fēng)控制方法，其特征在于，在訓(xùn)練LSTM模型之前還包括：生成燃燒訓(xùn)練數(shù)據(jù)，所述生成燃燒訓(xùn)練數(shù)據(jù)，包括對燃燒特征數(shù)據(jù)進(jìn)行重新劃分：

根據(jù)公式：

式中，I表示輸入長度，O表示輸出長度，f表示窗寬長度，s表示步長，通過輸入I、O就可以確定合適的f、s；

將每個(gè)爐子在每一個(gè)燃燒周期內(nèi)的所述燃燒特征數(shù)據(jù)分成兩部分，一部分是開始燃燒階段數(shù)據(jù)，另一部分是持續(xù)燃燒階段數(shù)據(jù)；

將訓(xùn)練數(shù)據(jù)集按照窗寬長度f，步長s進(jìn)行移動(dòng)平滑，得到批量相同燃燒周期的數(shù)據(jù)；

將訓(xùn)練數(shù)據(jù)集按照上述方法生成燃燒周期在固定區(qū)間長度內(nèi)的數(shù)據(jù)；生成開始燃燒階段訓(xùn)練數(shù)據(jù)和持續(xù)燃燒階段訓(xùn)練數(shù)據(jù)，其中，在生成開始燃燒階段訓(xùn)練數(shù)據(jù)時(shí)，要舍棄開始燃燒的一設(shè)定時(shí)間內(nèi)的的所述燃燒特征數(shù)據(jù)生成訓(xùn)練數(shù)據(jù)。