一种电厂循环流化床锅炉操作优化方法与流程

技术特征：

1.一种电厂循环流化床锅炉操作优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一.基于OPC服务进行实时数据采集；

步骤二.通过剔除异常值、稳态分析及相关性分析进行数据预处理；

步骤三.使用神经网络算法建立锅炉数字模型；

步骤四.运用关联规则对锅炉运行数据进行挖掘，建立操作优化模型；得到锅炉吨标煤产汽量最大的运行操作参数；经过关联规则计算后得到锅炉吨标煤产汽量最大的区间；

步骤五.运用多维聚类算法对区间进行聚类分析，得到聚类中心，以此建立优化操作模型；

步骤六.求出锅炉效率最高时所对应的各操作参数，并与当前运行参数对比，制定需要调整参数及范围，给予运行人员操作指导。

2.根据权利要求1所述的电厂循环流化床锅炉操作优化方法，其特征在于，所述步骤一基于OPC服务进行实时数据采集的方法为：组建OPC数据采集网络以采集锅炉操作数据；建立专用数据库系统用于保存采集到的锅炉操作数据，为建立锅炉的精确模型做准备。

3.根据权利要求1所述的电厂循环流化床锅炉操作优化方法，其特征在于，所述步骤二中剔除异常值是指将数据中的NaN空数据和数值为0及违反常理的离群值删除。

4.根据权利要求3所述的电厂循环流化床锅炉操作优化方法，其特征在于，所述违反常理的判断标准为：开度、一次风量、二次风量、给水流量、给水温度、空预器入口温度、氧量、真空、排烟温度、主蒸汽压力、主蒸汽温度、主蒸汽流量、循环水泵电流、循环水入口温度、磨煤机电流、炉膛负压、负荷、给煤流量中不可能为负值或者不可能为正值的数据；

开度、一次风量、二次风量、给水流量、给水温度、空预器入口温度、氧量、真空、排烟温度、主蒸汽压力、主蒸汽温度、主蒸汽流量、循环水泵电流、循环水入口温度、磨煤机电流、炉膛负压、负荷、给煤流量中超出正常范围的数据；

停机时，开度、一次风量、二次风量、给水流量、氧量、真空、排烟温度、主蒸汽流量、循环水泵电流、磨煤机电流、负荷、给煤流量数据的非零显示；

空气温度高于100℃的数据。

5.根据权利要求3所述的电厂循环流化床锅炉操作优化方法，其特征在于，所述稳态分析的方法为：

以“主汽压力(MPa)”用滑动窗口法，对数据按照时间顺序进行稳态状态的判别，得到稳定无异常的运行数据；火电厂机组的运行状态经常发生变化，为了准确获得机组各变量间的关系，需要从采样数据中选择机组稳态运行数据；机组主汽压力是反映机组运行工况是否稳定的重要因素，因此采用滑动窗口法对“主汽压力(MPa)”进行稳态区间检测；计算窗口内数据的波动情况，若波动情况较大，则认为窗口内数据处于非稳态，不保留数据；否则数据处于稳态，保留数据，通过对稳态数据进行关联分析，对负荷进行切割，通过聚类分析，寻找出各类负荷下最优运行工况，从而为未来运行操作提供支持；

计算公式：

式中：δ表示稳态判定指标，t表示滑动窗口内采样时间；N表示滑动窗口的宽度，表示从t到t N-1之间实时的主蒸汽压力的均值；xt表示第t个工况的实时的主蒸汽压力值；λ为主汽压力量程范围的2％；

上式成立时候,则保留数据,不成立时，则不保留数据。

6.根据权利要求1所述的电厂循环流化床锅炉操作优化方法，其特征在于，所述步骤二中相关性分析的方法为：对给水流量、给水温度、总风量、一次风量、二次风量、氧量、引风机电流、送风机电流、一次风机电流、循环水进口温度、循环水泵电流、真空泵电流、磨煤机电流、磨煤机转速与煤耗进行相关性分析，将各变量与煤耗间的相关性系数进行排序，保留相关性强的前N个变量，其余变量全部删除。

7.根据权利要求6所述的电厂循环流化床锅炉操作优化方法，其特征在于，N的取值范围为14≥N≥11。

8.根据权利要求1所述的电厂循环流化床锅炉操作优化方法，其特征在于，所述步骤三中使用神经网络算法建立锅炉数字模型的方法为：采用BP神经网络算法，负荷、一次风量、二次风量、给水流量、给水温度、空预器入口温度、氧量、真空、排烟温度、主蒸汽压力、主蒸汽温度、主蒸汽流量、循环水泵电流、循环水入口温度、磨煤机电流、炉膛负压17个变量，以预测进煤总热量与测试时间段内实际实时进煤总热量的方差和小于设定值；以预测数据与实际数据平均值差值小于设置值；以实际实时进煤总热量的差值最大值小于设定值；通过最优模型寻找法，寻找出拟合准确比率和模型总体偏移程度小的最优训练模型。

9.根据权利要求1所述的电厂循环流化床锅炉操作优化方法，其特征在于，所述步骤三中锅炉数字模型包括两层：全厂锅炉数字模型和单锅炉数字模型；

其中，全厂锅炉数字模型基于各给煤煤质和总负荷下整体锅炉效率数字模型，该模型最大作用是定量分析负荷和给煤煤质对全厂效率的影响，从而指导配煤和负荷分配；

单锅炉数字模型基于每台锅炉运行数据建立的反映单锅炉效率的数字模型，与单锅炉机理模型协调配合，最大程度再现锅炉运行状态，从而为优化模型做铺垫。

10.根据权利要求1所述的电厂循环流化床锅炉操作优化方法，其特征在于，所述步骤四中运用关联规则对锅炉运行数据进行挖掘，建立操作优化模型的方法为；获取历史数据，完成数据的整理以及离散化后，根据Apriori法获取与机组高效率、低煤耗点相关的关联规则；将得到的关联规则进行整理形成关联规则库；进行优化时首先获取机组运行的实时数据，根据负荷及环境温度从关联规则库当中搜索符合负荷及环境温度的全部关联规则；然后在众多检索出的规则进行选取，规则选取时考虑机组的运行规程，工艺指标，同时对当前运行工况的综合性能与关联规则库中选取的工况综合性能进行评估，假若当前运行工况下的综合性能比关联规程库中的综合性能优异，则继续保持当前工况控制参数值，最终选取可控参数最优值对实际操作进行指导。

技术总结
本发明公开了一种电厂循环流化床锅炉操作优化方法，包括：进行实时数据采集；通过剔除异常值、稳态分析及相关性分析进行数据预处理；使用神经网络算法建立锅炉数字模型；运用关联规则对锅炉运行数据进行挖掘，建立操作优化模型；得到锅炉吨标煤产汽量最大的运行操作参数；经过关联规则计算后得到锅炉吨标煤产汽量最大的区间；运用多维聚类算法对区间进行聚类分析，得到聚类中心，建立优化操作模型；求出锅炉效率最高时所对应的各操作参数，并与当前运行参数对比，制定需要调整参数及范围；可为全厂锅炉的操作优化提供指导，产生明显的经济效益；无硬件改造，不影响电厂正常运行。

技术研发人员：陈超;彭愿;薛菲;鄢烈祥;周力;刘立柱;裴彬;
受保护的技术使用者：汉谷云智（武汉）科技有限公司;
技术研发日：2021.06.18
技术公布日：2021.10.15