一種燃?xì)廨啓C(jī)組煙氣流量在線監(jiān)測(cè)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種燃?xì)廨啓C(jī)組煙氣流量在線監(jiān)測(cè)的方法，包括如下步驟：(1)讀取機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；利用處理后的數(shù)據(jù)對(duì)魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到數(shù)據(jù)重構(gòu)模型；(2)讀取機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，將其輸入數(shù)據(jù)重構(gòu)模型求出數(shù)據(jù)重構(gòu)值，并將殘差值與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，判定數(shù)據(jù)實(shí)際測(cè)量值是否異常；(3)利用燃料成分分析儀所測(cè)得的燃料組分以及修正后的測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)烷烴燃燒化學(xué)反應(yīng)公式、實(shí)際空氣系數(shù)等公式計(jì)算得出壓氣機(jī)出口流量以及透平出口流量。本發(fā)明所提出煙氣流量算法計(jì)算量小、可靠性高、測(cè)量精確度高，能夠避免傳感器測(cè)量異常對(duì)計(jì)算過(guò)程造成的干擾，具有很大的工程應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
-種燃?xì)廨啓C(jī)組煙氣流量在線監(jiān)測(cè)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于燃?xì)廨啓C(jī)組技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種燃?xì)廨啓C(jī)組煙氣流量在線監(jiān)測(cè)的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 空氣經(jīng)濾網(wǎng)過(guò)濾后被壓氣機(jī)壓縮成高溫高壓的氣體，所生成的高溫高壓氣體接著 與天然氣在燃燒室中混合反生化學(xué)反應(yīng)生成溫度更高、壓力更高的煙氣混合物，煙氣混合 物進(jìn)一步在燃?xì)馔钙街信蛎涀龉?dòng)電機(jī)發(fā)電，因此，較為準(zhǔn)確的煙氣流量測(cè)量值有助于 對(duì)壓氣機(jī)、燃燒室W及透平設(shè)備實(shí)施更為有效的性能監(jiān)測(cè)與運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估，W提高機(jī)組運(yùn) 行的穩(wěn)定性、安全性W及經(jīng)濟(jì)性。
[0003] 另外，為了提高機(jī)組的循環(huán)熱效率，燃?xì)廨啓C(jī)組已經(jīng)普遍配置了余熱鍋爐、蒸汽輪 機(jī)等設(shè)備，形成燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組。在余熱鍋爐側(cè)，無(wú)論是對(duì)其進(jìn)行熱力計(jì)算還是污 染物排放特性分析，都對(duì)煙氣流量測(cè)量值的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。
[0004] 然而，目前燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的煙氣流量測(cè)量還面臨著諸多困難。首先， 燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，燃燒室與排氣室數(shù)量多，煙氣溫度較高，不便于安裝煙氣流量測(cè)量裝 置，進(jìn)而導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)煙氣流量值無(wú)法獲得;其次，布置在燃?xì)廨啓C(jī)組側(cè)的傳感器長(zhǎng)期在 高溫高壓等嚴(yán)苛環(huán)境下工作，易發(fā)生各種故障，對(duì)煙氣流量的計(jì)算帶來(lái)了極大的干擾;再 次，布置在余熱鍋爐尾部煙道的煙氣流量測(cè)量裝置雖然可W得出煙氣流量測(cè)量值，但是其 布置在鍋爐尾部煙道，測(cè)得的數(shù)值存在較大的延遲，另外在機(jī)組啟機(jī)過(guò)程中，由于煙氣擋板 的調(diào)節(jié)作用，煙氣流入余熱鍋爐的流量存在限制，針對(duì)燃機(jī)側(cè)設(shè)備性能與變工況特性時(shí)，此 流量裝置并不總適用;最后，煙氣流量測(cè)量裝置為非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其流量系數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)標(biāo) 定，但是標(biāo)定環(huán)境惡劣、費(fèi)用高，并且只能冷態(tài)標(biāo)定，標(biāo)定準(zhǔn)確度難W保證。因此，有必要尋 求一種新的煙氣流量在線監(jiān)測(cè)方法，W提高煙氣流量測(cè)量值的可靠性和準(zhǔn)確性，對(duì)燃?xì)鈾C(jī) 組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估有著重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種有效的燃?xì)廨啓C(jī)組煙氣 流量在線監(jiān)測(cè)的方法。
[0006] 技術(shù)方案:本發(fā)明提供了 一種燃?xì)廨啓C(jī)組煙氣流量在線監(jiān)測(cè)的方法，包括W下步 驟：
[0007] 1)讀取燃?xì)廨啓C(jī)組負(fù)荷測(cè)點(diǎn)、燃料量測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)口溫度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口溫度 巧1點(diǎn)、壓氣機(jī)出口壓力測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差測(cè)點(diǎn)、排氣溫度測(cè)點(diǎn)、排氣壓力測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn) 口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉(下文簡(jiǎn)稱IGV)開(kāi)度測(cè)點(diǎn)、氧量測(cè)點(diǎn)組成的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo) 準(zhǔn)化處理;利用經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的歷史數(shù)據(jù)對(duì)魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得 到數(shù)據(jù)重構(gòu)模型；
[0008] (2)從廠級(jí)信息監(jiān)控系統(tǒng)(下文簡(jiǎn)稱，SIS系統(tǒng))讀取負(fù)荷測(cè)點(diǎn)、燃料量測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī) 進(jìn)口溫度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口溫度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口壓力測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差測(cè)點(diǎn)、排氣溫 度測(cè)點(diǎn)、排氣壓力測(cè)點(diǎn)、IGV開(kāi)度測(cè)點(diǎn)、氧量測(cè)點(diǎn)組成的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，將其輸入數(shù)據(jù)重構(gòu)模 型求出數(shù)據(jù)重構(gòu)值;定義數(shù)據(jù)重構(gòu)值與實(shí)際值的差值為數(shù)據(jù)殘差值，將數(shù)據(jù)殘差值與設(shè)定 的闊值進(jìn)行比較判定數(shù)據(jù)實(shí)際測(cè)量值是否異常，若數(shù)據(jù)異常則選數(shù)據(jù)重構(gòu)值作為修正后的 測(cè)量數(shù)據(jù)，否則修正后的測(cè)量數(shù)據(jù)默認(rèn)為數(shù)據(jù)實(shí)際測(cè)量值；
[0009] (3)利用燃料成分分析儀測(cè)得的燃料組分W及步驟(2)中獲得的修正后的測(cè)量數(shù) 據(jù)，根據(jù)燒控燃燒化學(xué)反應(yīng)式、實(shí)際空氣系數(shù)公式計(jì)算得出壓氣機(jī)出口流量W及透平出口 流量。
[0010] 進(jìn)一步，所述步驟(1)包括W下步驟：
[0011] (1.1)提取燃?xì)廨啓C(jī)組最近幾年穩(wěn)態(tài)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)測(cè)量值，并根據(jù)機(jī)組負(fù)荷和環(huán) 境溫度作為特征進(jìn)行工況劃分，設(shè)定采樣周期為Is, W滑動(dòng)窗口平均思想獲取各個(gè)工況的 網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)；
[0012] (1.2)使用主成分分析法（下文簡(jiǎn)稱PCA)對(duì)負(fù)荷測(cè)點(diǎn)、燃料量測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)口溫 度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口溫度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口壓力測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差測(cè)點(diǎn)、排氣溫度測(cè)點(diǎn)、 排氣壓力測(cè)點(diǎn)、IGV開(kāi)度測(cè)點(diǎn)、氧量測(cè)點(diǎn)組成的數(shù)據(jù)訓(xùn)練集進(jìn)行主成分分析，得到魯棒輸入 訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層個(gè)數(shù)為。魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中間層個(gè)數(shù)介于輸入層個(gè)數(shù)與 輸出層個(gè)數(shù)之間，采用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，獲取最優(yōu)個(gè)數(shù);選取訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的負(fù)荷、燃料量、 壓氣機(jī)進(jìn)口溫度、壓氣機(jī)出口溫度、壓氣機(jī)出口壓力、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差、排氣溫度、排氣壓 力、IGV開(kāi)度、氧量分別進(jìn)行歸一化處理，作為網(wǎng)絡(luò)輸出層;采用魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行反復(fù)訓(xùn)練，直至均方根誤差(下文簡(jiǎn)稱RMSE)小于0.001，從而獲得數(shù)據(jù)重構(gòu)模型。
[0013] 進(jìn)一步，所述步驟(2)中闊值計(jì)算方法如下：
[0014] 根據(jù)
計(jì)算出Ρ-3σ，互+3σ]，若數(shù)據(jù)殘差值 超出Ρ- 3〇·，￡ +如]范圍，則認(rèn)為數(shù)據(jù)異常。
[001引其中，長(zhǎng)為平均相對(duì)誤差瓜為模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差;0為模型預(yù)測(cè)值與 實(shí)測(cè)值的均方差;m為傳感器的總數(shù)；名為第i個(gè)傳感器數(shù)據(jù)重構(gòu)模型輸出值;Xi為第i個(gè)傳 感器實(shí)際測(cè)量值，i表示傳感器的編號(hào)。
[0016] 進(jìn)一步，所述步驟(3)中壓氣機(jī)出口流量W及透平出口流量的計(jì)算方法為:利用公 式
計(jì)算得出壓氣機(jī)出口流量G2,并根據(jù)公式
計(jì)算得出透平出口流量G4;其中，Pbk、Tbk、nbk、G化為標(biāo)準(zhǔn)狀況下工質(zhì)氣體的壓力、溫度、物質(zhì) 的量W及體積，Pbk、Tbk、加 k和G化的值為定值，分別取101000化、298K、lmo巧日0.0224m3;kxs為 過(guò)量空氣系數(shù);T2為壓氣機(jī)出口溫度，單位為Κ;Ρ2為壓氣機(jī)出口壓力，單位為化;Pe;r_〇2為氧 氣體積百分比，取定值0.21 為壓氣機(jī)出口流量，單位為m3/s; T4為透平出口溫度，單位為 K; P4為透平排氣壓力，單位為化;G4為透平出口流量，單位為m3/s;nail為工質(zhì)氣體的物質(zhì)的 量，單位為mol/L;n日2為工質(zhì)氣體中氧氣組分的物質(zhì)的量，單位為mol/L。
[0017] 有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的方法計(jì)算量小、可靠性高、測(cè)量精確度 高，能夠避免傳感器測(cè)量異常對(duì)計(jì)算過(guò)程造成的干擾，具有很大的工程應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明監(jiān)測(cè)方法的流程圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明采用的魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明對(duì)余熱鍋爐尾部煙道氧量數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0022] 實(shí)施例：
[0023] 如圖1所示，本發(fā)明提供的一種燃?xì)廨啓C(jī)組煙氣流量在線監(jiān)測(cè)的方法，包括W下步 驟：
[0024] (1)讀取燃?xì)廨啓C(jī)組負(fù)荷測(cè)點(diǎn)、燃料量測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)口溫度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口溫 度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出日壓力測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差測(cè)點(diǎn)、排氣溫度測(cè)點(diǎn)、排氣壓力測(cè)點(diǎn)、IGV開(kāi) 度測(cè)點(diǎn)、氧量測(cè)點(diǎn)最近幾年穩(wěn)態(tài)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理;利用經(jīng)標(biāo)準(zhǔn) 化處理后的歷史數(shù)據(jù)對(duì)魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到數(shù)據(jù)重構(gòu)模型；
[0025] 獲得重構(gòu)數(shù)據(jù)模型具體包括W下步驟：
[0026] (1.1)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷和環(huán)境溫度為特征進(jìn)行工況劃分，設(shè)定采樣周期為Is, W滑動(dòng) 窗口平均思想獲取各個(gè)工況的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)；
[0027] (1.2)使用PCA對(duì)負(fù)荷測(cè)點(diǎn)、燃料量測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)口溫度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口溫度測(cè) 點(diǎn)、壓氣機(jī)出日壓力測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差測(cè)點(diǎn)、排氣溫度測(cè)點(diǎn)、排氣壓力測(cè)點(diǎn)、IGV開(kāi)度測(cè) 點(diǎn)、氧量測(cè)點(diǎn)組成的數(shù)據(jù)訓(xùn)練集進(jìn)行主成分分析，得到魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入變量 個(gè)數(shù)為。魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中間層個(gè)數(shù)介于輸入層個(gè)數(shù)與輸出層個(gè)數(shù)之間，采用遺 傳算法進(jìn)行優(yōu)化，獲取最優(yōu)個(gè)數(shù);選取r個(gè)變量的隨機(jī)值作為網(wǎng)絡(luò)輸入層;選取訓(xùn)練數(shù)據(jù)中 的負(fù)荷、燃料量、壓氣機(jī)進(jìn)口溫度、壓氣機(jī)出口溫度、壓氣機(jī)出口壓力、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差、排 氣溫度、排氣壓力、IGV開(kāi)度、氧量分別進(jìn)行歸一化處理，作為網(wǎng)絡(luò)輸出層;采用魯棒輸入訓(xùn) 練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練，直至RMSE小于0.001，從而獲得數(shù)據(jù)重構(gòu)模型；
[0028] (2)從SIS系統(tǒng)讀取負(fù)荷測(cè)點(diǎn)、燃料量測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)口溫度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口溫度 測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口壓力測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差測(cè)點(diǎn)、排氣溫度測(cè)點(diǎn)、排氣壓力測(cè)點(diǎn)、IGV開(kāi)度 測(cè)點(diǎn)、氧量測(cè)點(diǎn)組成的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，將其輸入數(shù)據(jù)重構(gòu)模型求出數(shù)據(jù)重構(gòu)值;定義數(shù)據(jù)重 構(gòu)值與實(shí)際值的差值為數(shù)據(jù)殘差值，將數(shù)據(jù)殘差值與設(shè)定的闊值進(jìn)行比較判定數(shù)據(jù)實(shí)際測(cè) 量值是否處于異常狀態(tài)，若數(shù)據(jù)異常則數(shù)據(jù)重構(gòu)數(shù)據(jù)作為修正后的測(cè)量數(shù)據(jù)，否則修正后 的測(cè)量數(shù)據(jù)默認(rèn)為數(shù)據(jù)實(shí)際測(cè)量值；
[0029] 其中，步驟(2)中闊值計(jì)算方法如下：
[0030] 根據(jù)
計(jì)算出[玄-妃點(diǎn)+3口]，若數(shù)據(jù)殘差值 超出p-Sc.S-fSa；]范圍，則認(rèn)為數(shù)據(jù)異常;其中，友為平均相對(duì)誤差;El為模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè) 值的相對(duì)誤差；σ為模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的均方差;m為傳感器的總數(shù)；是為第i個(gè)傳感器數(shù) 據(jù)重構(gòu)模型輸出值;Xi為第i個(gè)傳感器實(shí)際測(cè)量值，i表示傳感器的編號(hào)。
[0031] (3)利用燃料成分分析儀測(cè)得的燃料組分W及步驟(2)中獲得的修正后的測(cè)量數(shù) 據(jù)，根據(jù)燒控燃燒化學(xué)反應(yīng)式、實(shí)際空氣系數(shù)公式等計(jì)算得出壓氣機(jī)出口流量W及透平出 口流量。
[0032] 其中，燒控類通用化學(xué)反應(yīng)方程式： 式中 ? η沒(méi)有具體含義，僅表示標(biāo)號(hào)，如表1所示。、"心;〇,、maiii表示n=l時(shí)所需的02、 生成的C02、肥0W及總產(chǎn)物的系數(shù)，其他W次類推。
[0033] 天然氣摩爾質(zhì)量Mg:
[0034]
[0035] 單位時(shí)間實(shí)際天然氣物質(zhì)的量ng
[0036] 單位物質(zhì)的量燃料完全燃燒所需的氧氣化、生成的C〇2、也0W及總產(chǎn)物的物質(zhì)的量 分別為：
[0044]其中，Μ為天然氣各成分的摩爾質(zhì)量，比如，心CH,即表示天然氣中C也的摩爾質(zhì)量， 即表示天然氣中C2H6的摩爾質(zhì)量等;k為天然氣各組分所占比例系數(shù)，比如Λη,表示 天然氣中C也所占比例系數(shù)，由燃料成分分析儀測(cè)出；Gf為天然氣流量，單位為kg/s; 。為 燃料各組分充分燃燒所需的化系數(shù)，如表1所示;Wc〇:"、《Η,Ο。為燃料各組分充分燃燒生 成的〔〇2、出0系數(shù)，nialln表不總產(chǎn)物的系數(shù)；谷0;.為余熱鍋爐尾部氧量;？61<、孔1<、加1<心功標(biāo)準(zhǔn) 狀況下壓力、溫度、物質(zhì)的量W及體積，分別取101000?3、2981(、1111〇1、和0.02241113;了2為壓氣 機(jī)出口溫度，單位為K; P2為壓氣機(jī)出口壓力，單位為化;Per_〇2為氧氣體積百分比，取0.21; G2為壓氣機(jī)出口流量，單位為m3/s; T4為透平出口溫度，單位為K; P4為透平出口壓力，單位為 Pa; G4為透平出口流量，單位為mVs。
[0045] 表1:燒控類反生化學(xué)反應(yīng)計(jì)算公式系數(shù)表
[0046]
[0047] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明：
[0048] W某200MW燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)機(jī)組煙氣流量在線監(jiān)測(cè)為例，采集機(jī)組最近兩年 運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，采樣周期為Is, W每分鐘60次采集數(shù)據(jù)滑動(dòng)平均值作為一組訓(xùn)練樣本，從而 獲得機(jī)組運(yùn)行特性:首先，根據(jù)機(jī)組的負(fù)荷和環(huán)境溫度進(jìn)行工況劃分，W50%、60%、70%、 80%、90%^及100%負(fù)荷段和01：，10°(：，20°(：，30°(：，35°(：溫度段為特征獲取2000組樣本作 為模型的訓(xùn)練樣本;選取不同于訓(xùn)練樣本的600組樣本作為測(cè)試樣本;利用PCA對(duì)訓(xùn)練樣本 進(jìn)行主成分分析，初步得到魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸入變量個(gè)數(shù)為3,采用遺傳算法 對(duì)魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中間層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確定中間層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為5,選取 負(fù)荷、燃料量、壓氣機(jī)進(jìn)口溫度、壓氣機(jī)出口溫度、壓氣機(jī)出口壓力、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差、排氣 溫度、排氣壓力、IGV開(kāi)度、氧量作為魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出層，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2 所示，利用訓(xùn)練樣本對(duì)魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到數(shù)據(jù)重構(gòu)模型，并利用 測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性;緊接著，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)輸入重構(gòu)模型，并判定數(shù)據(jù)是 否超出闊值范圍，若超出則對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，如圖3所示，圖中為某段氧量測(cè)點(diǎn)運(yùn)行數(shù) 據(jù)采用魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行檢測(cè)并修正后的數(shù)據(jù)，從圖中可W看出從762s開(kāi) 始至1227s處，傳感器測(cè)量值與數(shù)據(jù)重構(gòu)模型輸出值明顯不一致，故采用數(shù)據(jù)重構(gòu)模型輸出 值作為修正后的測(cè)量數(shù)據(jù);采用經(jīng)修正過(guò)后的測(cè)量數(shù)據(jù)W及燃料成分分析儀所測(cè)得到數(shù)據(jù) 進(jìn)行計(jì)算得到過(guò)量空氣系數(shù)、單位物質(zhì)的量燃料完全燃燒所需的氧氣化、生成的C〇2、出0W 及總產(chǎn)物的物質(zhì)的量，最終計(jì)算得出壓氣機(jī)出口流量W及透平出口流量，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)加 W監(jiān)視，表2為從數(shù)據(jù)庫(kù)讀出的部分計(jì)算結(jié)果，與設(shè)計(jì)值對(duì)比可知所述方法準(zhǔn)確度較高。
[0049] 表2:部分計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)值對(duì)比
[(Κ)加 ]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種燃?xì)廨啓C(jī)組煙氣流量在線監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，包括W下步驟： (1) 讀取燃?xì)廨啓C(jī)組負(fù)荷測(cè)點(diǎn)、燃料量測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)口溫度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口溫度測(cè) 點(diǎn)、壓氣機(jī)出日壓力測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差測(cè)點(diǎn)、排氣溫度測(cè)點(diǎn)、排氣壓力測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)口 可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉開(kāi)度測(cè)點(diǎn)、氧量測(cè)點(diǎn)組成的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理;利用經(jīng) 標(biāo)準(zhǔn)化處理后的歷史數(shù)據(jù)對(duì)魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到數(shù)據(jù)重構(gòu)模型； (2) 從廠級(jí)信息監(jiān)控系統(tǒng)讀取負(fù)荷測(cè)點(diǎn)、燃料量測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)口溫度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出 口溫度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口壓力測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差測(cè)點(diǎn)、排氣溫度測(cè)點(diǎn)、排氣壓力測(cè)點(diǎn)、 IGV開(kāi)度測(cè)點(diǎn)、氧量測(cè)點(diǎn)組成的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，將其輸入數(shù)據(jù)重構(gòu)模型求出數(shù)據(jù)重構(gòu)值;定 義數(shù)據(jù)重構(gòu)值與實(shí)際值的差值為數(shù)據(jù)殘差值，將數(shù)據(jù)殘差值與設(shè)定的闊值進(jìn)行比較判定數(shù) 據(jù)實(shí)際測(cè)量值是否異常，若數(shù)據(jù)異常則選數(shù)據(jù)重構(gòu)值作為修正后的測(cè)量數(shù)據(jù)，否則修正后 的測(cè)量數(shù)據(jù)默認(rèn)為數(shù)據(jù)實(shí)際測(cè)量值； (3) 利用燃料成分分析儀測(cè)得的燃料組分W及步驟(2)中獲得的修正后的測(cè)量數(shù)據(jù)，根 據(jù)燒控燃燒化學(xué)反應(yīng)式、實(shí)際空氣系數(shù)公式計(jì)算得出壓氣機(jī)出口流量W及透平出口流量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)組煙氣流量在線監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于:所述步驟 (1) 包括W下步驟： (1.1) 提取燃?xì)廨啓C(jī)組最近幾年穩(wěn)態(tài)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)測(cè)量值，并根據(jù)機(jī)組負(fù)荷和環(huán)境溫 度作為特征進(jìn)行工況劃分，設(shè)定采樣周期為Is, W滑動(dòng)窗口平均思想獲取各個(gè)工況的網(wǎng)絡(luò) 訓(xùn)練數(shù)據(jù)； (1.2) 使用主成分分析法對(duì)負(fù)荷測(cè)點(diǎn)、燃料量測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)口溫度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口 溫度測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)出口壓力測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差測(cè)點(diǎn)、排氣溫度測(cè)點(diǎn)、排氣壓力測(cè)點(diǎn)、IGV 開(kāi)度測(cè)點(diǎn)、氧量測(cè)點(diǎn)組成的數(shù)據(jù)訓(xùn)練集進(jìn)行主成分分析，得到魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸 入層個(gè)數(shù)為。魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中間層個(gè)數(shù)介于輸入層個(gè)數(shù)與輸出層個(gè)數(shù)之間，采 用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，獲取最優(yōu)個(gè)數(shù);選取訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的負(fù)荷、燃料量、壓氣機(jī)進(jìn)口溫度、壓 氣機(jī)出口溫度、壓氣機(jī)出口壓力、壓氣機(jī)進(jìn)氣壓差、排氣溫度、排氣壓力、IGV開(kāi)度、氧量分別 進(jìn)行歸一化處理，作為網(wǎng)絡(luò)輸出層;采用魯棒輸入訓(xùn)練型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練，直至均方 根誤差小于0.001，從而獲得數(shù)據(jù)重構(gòu)模型。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)組煙氣流量在線監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于:所述步驟 (2) 中闊值計(jì)算方法如下： 根據(jù)計(jì)算出P-如，忘+紀(jì)1，若數(shù)據(jù)殘差值超出 ￡-3σ.￡ + 3σ；]范圍，則認(rèn)為數(shù)據(jù)異常;其中，f為平均相對(duì)誤差;El為模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的 相對(duì)誤差；σ為模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的均方差;m為傳感器的總數(shù);義為第i個(gè)傳感器數(shù)據(jù)重 構(gòu)模型輸出值;Xi為第i個(gè)傳感器實(shí)際測(cè)量值，i表示傳感器的編號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)組煙氣流量在線監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于:所述步驟 (3) 中壓氣機(jī)出口流量W及透平出口流量的計(jì)算方法為:利用公苗計(jì)算得出壓氣機(jī)出口流量G2,并根據(jù)公式計(jì)算得出透平出口流量G4;其 中，Pbk、Tbk、nbk、Gbk為標(biāo)準(zhǔn)狀況下工質(zhì)氣體的壓力、溫度、物質(zhì)的量W及體積，Pbk、Tbk、n化和 G化的值為定值，分別取101000化、298K、Imol和0.0224m3; kxs為過(guò)量空氣系數(shù);T2為壓氣機(jī)出 口溫度，單位為K; P2為壓氣機(jī)出口壓力，單位為化;Per_〇2為氧氣體積百分比，取定值0.21; G2為壓氣機(jī)出口流量，單位為m3/s; T4為透平出口溫度，單位為K; P4為透平排氣壓力，單位為 Pa;G4為透平出口流量，單位為mVs;nail為工質(zhì)氣體的物質(zhì)的量，單位為mol/l; ?〇;為工質(zhì)氣 體中氧氣組分的物質(zhì)的量，單位為mo 1 /L。
【文檔編號(hào)】F02C9/00GK105971738SQ201610397362
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】司風(fēng)琪, 黃鄭, 周建新, 夏際先, 王曉東
【申請(qǐng)人】東南大學(xué), 大唐蘇州熱電有限責(zé)任公司