[发明专利]基于主成分分析的IQGA-SVR锅炉受热面沾污特性辨识方法

说明书

本发明提供了一种基于主成分分析的IQGA‑SVR锅炉受热面沾污特性辨识方法，通过建立锅炉受热面传热系数计算的机理模型，结合传热原理，得到模型的输入参数和输出参数，接着利用主成分分析法进行数据降维，减少输入特征，训练出基于支持向量回归的受热面传热系数辨识模型，并通过改进的量子遗传算法调整模型的超参数，达到优化支持向量回归模型的目的。即从DCS系统中获取工质流量、工质进出口温度、烟气进出口温度、飞灰含碳量等运行参数，达到动态输出锅炉受热面传热系数的目的，并识别出稳态工况下的传热系数值，由清洁因子的变化趋势分析沾污状态的发展，全面掌握受热面沾污情况，为吹灰优化系统的开发提供依据。

技术领域

本发明涉及一种监测锅炉对流受热面传热系数的方法，特别涉及一种基于主成分分析的IQGA-SVR锅炉受热面沾污特性辨识方法，属于锅炉监测技术领域。

背景技术

中国锅炉制造业获得了快速的发展，目前已经可以制造许多压力等级和容量的锅炉，燃煤工业锅炉占燃煤总数量的97％以上，带来了严重的环境污染问题。因此，发展节能高效锅炉，提高热效率，降低污染物排放，是我国今后能源和经济可持续发展的重要方向。

锅炉受热面积灰、结渣等一直是困扰锅炉运行的难题，积灰会增加受热面的热阻，减小传热系数，降低能量的利用率。目前常用的解决方法是对受热面进行吹灰操作，通过消耗少量的蒸汽能量，减小热阻，增大传热系数，最终达到提高能量利用率的目的。在锅炉运行过程中，由于吹灰在增加传热系数的同时，需要消耗一定的能量，并对受热面造成磨损，因此，吹灰周期过短时，吹灰的损耗将会大于收益；若周期太长，受热面沾污会引起能量利用率低下，由此表明吹灰存在一个对锅炉运行经济性最为有利的时间间隔——最佳吹灰周期。而锅炉受热面沾污特性辨识是确定最佳吹灰周期的基础，更加精确、鲁棒的受热面传热系数辨识模型有助于吹灰的精准控制，该方向也日益成为锅炉节能挖潜、提高经济性的重要研究课题。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种基于主成分分析的IQGA-SVR锅炉受热面沾污特性辨识方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于主成分分析的IQGA-SVR锅炉受热面沾污特性辨识方法，该方法是：

首先根据热平衡原理建立锅炉受热面传热系数计算的机理模型，然后通过DCS(Distributed Control System，DCS)系统采集锅炉运行数据，利用机理模型计算得到各个工况下的传热系数值；根据受热面的传热原理选取模型的影响参数，得到数据集；再采用主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)对输入参数进行数据降维，利用支持向量回归(Support Vector Regression，SVR)模型建立特征参数与传热系数之间的映射关系，并使用改进的量子遗传算法(Improved Quantum Genetic Algorithm，IQGA)对SVR模型进行超参数优化，最终得到表现性能较好的模型。根据建好的模型实时计算锅炉负荷变动时清洁因子的变化，并对稳态工况下的传热系数进行辨识，全面掌握受热面沾污状态的发展趋势，为吹灰优化方案的研究提供基础。

具体的通过以下方案来实现：

所述的锅炉受热面传热系数的测量方法，包括以下操作：

步骤1：通过工质侧的热平衡方程和烟气侧的热平衡方程联立求解受热面进口烟气焓I′：

Q_gz＝D(i″i′+Δi_jw)/B_j (1)

Q_gz＝Q_yq (3)

式中：

Q_gz——工质侧对流吸热量，kJ/kg；