[发明专利]基于序列模式挖掘的火电厂球磨机制粉系统节能优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及火电厂球磨机制粉系统节能优化方法，具体涉及一种基于序列模式挖掘的火电厂球磨机制粉系统节能优化方法。

背景技术

我国的燃煤火力发电厂中，球磨机制粉系统应用非常广泛。由于制粉系统是锅炉的主要辅助设备，所以它的安全稳定运行会直接影响到整个发电机组的安全性和可靠性。同时，球磨机制粉系统的耗电量约占厂用电量的15％～25％，其经济运行直接影响到火电厂的经济效益。但是，目前国内大部分火电厂的制粉系统仍然处于依靠工作人员经验的手动控制状态。跑粉、漏风、超温、欠煤、堵煤等现象时有发生，甚至发生爆炸事故，造成设备损坏，发电机组停运，带来严重的经济损失。在人工操作情况下，为了防止事故发生，运行人员常常将球磨机调整在远低于最佳工作点的位置上运行，虽然这时制粉系统能够安全运行，但球磨机出力小，厂用电消耗大，经济效益差。

因此，人们一直致力于解决球磨机制粉系统运行的优化问题。球磨机制粉系统优化就是找到当前运行条件下制粉系统所能达到的最佳工况，即优化目标值。而将优化目标值作为控制变量的设定值提供给操作人员或者是自动控制的控制器，则可以使得球磨机制粉系统达到最佳的工作状态。因此，对于球磨机制粉系统最佳运行设定值的寻找也成了球磨机制粉系统节能优化的关键所在。

国外火力发电厂制粉系统的自动化程度较高，计算机控制技术也得到了普遍的使用，但是国外电厂多采用的是中速磨煤机直吹式制粉系统，与国内广泛采用的球磨机制粉系统结构不同，无法照搬。

目前，在我国煤炭、电力能源短缺，安全生产形式依然严峻的情况下，提出基于序列模式挖掘的火电厂球磨机制粉系统节能优化方法，对确保发电企业的安全、经济运行，具有十分重要的意义，而目前国内火电厂球磨机制粉系统的运行设定值都是根据制造厂提供的设计值或通过现场试验而得到的。然而在实际运行过程中，由于煤质变化、钢球磨损以及机组负荷的变化等，往往会使最佳设定值发生漂移。如果定期进行现场试验，不仅增加运行人员和维护人员的工作强度，还会直接影响到球磨机制粉系统正常的生产运行。因此，很多火电厂采用参考历史数据统计值的方法，即通过对一段时间内系统运行指标数据进行分析和统计，来得到某些指标的最优目标值。但是，由于统计是一个复杂费时的过程，且原始数据是没有经过验证的，所以统计需要经过数据验证、选择典型数据和考虑边界条件的影响，然后才能给出应答值。由于这一过程繁琐，采用这种方法的系统一般也不对分析结果进行经常性的更新，使得分析结果和系统状态并不符合。采用变工况热力计算方法可以确定出当前工况下的最佳设定值，但该计算结果会受到计算模型的影响，而且计算得到的都是理论值，在运行中也较难达到。

为了解决目前使用方法所存在的问题，人们积极探索了很多先进的优化算法。有人提出了球磨机制粉系统的自寻优算法，它根据磨机负荷的变化来判断球磨机制粉系统是否工作在最佳工况，从而修正控制设定值。有人提出了预估比较的动态步进搜索法，它在控制设定值起始状态的基础上作一个有限的变化，然后测量由这种改变引起输出量变化的大小和方向，当辨明方向后，再按需要的方向调节被控对象的输入。这类自寻优算法不依赖对象的数学模型且便于实现，但其寻优步长不易确定，使其在具体使用上不甚方便。此外，该类方法同时考虑到边界条件的变化，目标值的可信度和对运行的指导性。但由于边界条件众多，导致目标值曲线在较短的时间内难以统计完成。经过很长时间，曲线完成后，但曲线上有很多点已经偏离了球磨机制粉系统的状态。有人提出一种自适应稳态工作点优化算法，它基于在线辨识的静态增益，不断优化设定值和被控量，寻找最佳工作点。在此基础上，有人又做了进一步的研究和分析。虽然该方法既适用于球磨机制粉系统手动运行，又适用于自动运行，但是由于该方法需要估计带约束系统静态增益矩阵的变化，因此不仅步骤较为繁琐而且对制粉系统的数学模型的依赖性很大。有人针对自寻优方法中步长的选择，提出一种模糊最优控制算法。然而，同样由于该算法中的隶属度函数和模糊规则仍是根据专家经验得到，所以该方法也缺乏一定的通用性。有人提出了一种基于遗传算法的球磨机制粉系统运行优化方法。通过遗传机理在有效参数调整范围内搜索系统运行的最优值，为现场实际运行提供指导。有人提出了基于支持向量机的方法，利用最小二乘支持向量机对球磨机制粉系统进行建模，然后采用混合遗传算法对模型寻优，以获得不同工况下制粉单耗的最佳运行方式。遗传算法和支持向量机建模的方法除了前面提到的一些不足以外，算法本身较为复杂，在工程上很难得以应用。

发明内容