一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法与流程

1.本发明涉及计算、推算或计数技术领域，具体涉及一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法。


背景技术：

2.在母管制机组的运行控制过程中，母管压力不只是衡量蒸汽质量的重要指标，同时对设备的安全稳定运行具有重要意义，在没有其他外部因素影响的情况下，母管压力受到趋势及流量变化的共同影响，因此，正确的压力趋势计算方法直接关系到机组设备的运行状况以及对燃烧过程的控制效果。
3.现有的机组母管压力趋势计算方法为，选择相邻的n(n≥1)个时间段，对不同时间段内压力变化量与时间长度的比值通过加权求和等方式，得到最终的母管压力趋势值，在这个计算过程中忽视了短期内流量变化对母管压力的影响，计算的压力趋势在流量变化大的时候误差较大。因此，一种可以剥流量的影响而单纯量化压力本身趋势的方法对机组运行过程中的母管压力控制尤其重要。


技术实现要素：

4.本发明是为了解决现有技术中压力趋势计算忽视蒸汽流量变化影响导致母管压力控制误差较大的问题，提供一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法，基于历史运行数据将母管内流量动能与压力势能之间的转化关系量化为传递系数，利用传递系数剥离短期内流量对压力的影响从而对母管内压力进行矫正；在压力趋势求解过程中利用定义插值函数并求导的方法，避免了突变点对趋势计算的异常影响，使得计算所得母管压力趋势更精确；利用修正后的压力趋势建立母管压力计算公式，为精准控制机组母管压力提供有效支持。
5.本发明提供一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法，包括以下步骤：
6.s1、获取包含数据特征的机组运行历史数据集，数据特征包括机组母管蒸汽流量s和母管压力p；
7.s2、沿时间轴将机组运行历史数据集划分为至少两个长度为l的子数据集，选择m个子数据集构建建模特征并得到二维数组，利用最小二乘法得到流量动能到压力势能的传递系数w；
8.s3、利用传递系数w修正母管压力;
9.s4、通过插值法得到t时刻的母管压力趋势；
10.s5、利用母管压力趋势、t时刻母管压力、母管流量调整量，将t 1时刻的母管压力调整为目标压力，以对机组母管压力进行控制。
11.本发明所述的一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法，作为优选方式，步骤s2中，子数据集中蒸汽流量序列为，母管压力序列为；
12.选择子数据集的条件为：且；
13.建模特征为：；
14.；
15.二维数组为：
16.；
17.其中：、为第m个子数据集所构建的特征，1≤m≤m。
18.本发明所述的一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法，作为优选方式，步骤s2中，建模特征delta_steam与建模delta_pres具有线性关系。
19.本发明所述的一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法，作为优选方式，步骤s2中，l为介于[6,12]之间的随机整数，m≥200。
[0020]
本发明所述的一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法，作为优选方式，步骤s2中，利用最小二乘法拟合以二维数组中以delta_steam为自变量、delta_pres为因变量的损失函数e：
[0021]
；
[0022]
其中，为服从标准正态分布的随机项，传递系数w为使损失函数e最小化的参数。
[0023]
本发明所述的一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法，作为优选方式，步骤s3中，母管压力的修正方法为：
[0024]
；
[0025]
其中，为t时刻的修正后母管压力，为t时刻母管压力，为t时刻蒸汽流量，为t-1时刻蒸汽流量。
[0026]
本发明所述的一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法，作为优选方式，步骤s4包括以下步骤：
[0027]
s41、得到连续n个点的插值函数，
[0028]
；
[0029]
其中，、
…
；
[0030]
s42、对连续的n个修正后母管压力坐标使用插值函数进行插值，得到压力插值曲线，并求解关于变量x的一阶导数；
[0031]
s43、对压力插值曲线与时间轴上对应的点求导，得到某一时刻的母管压力趋势。
[0032]
本发明所述的一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法，作为优选方式，步骤s42中，修正后母管压力坐标分别为，其中为第i个点对应的修正后母管压力值，i=1，2，，n，修正后母管压力为沿时间轴选择的n个点，n≥3；
[0033]
步骤s43中，某一时刻的母管压力趋势为，为压力插值曲线第i个点的一阶导数。
[0034]
本发明所述的一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法，作为优选方式，步骤s5包括以下步骤：
[0035]
s51、沿时间轴选择到t时刻机组母管压力和蒸汽流量数据，利用步骤s3、s4的方法，得到母管压力趋势、流量调整系数k：
[0036]
s52、t 1时刻的母管压力为：
[0037]
；
[0038]
其中：为目标压力；
[0039]
通过对母管流量的调整，对机组母管压力进行控制。
[0040]
本发明所述的一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法，作为优选方式，步骤s51中，
[0041]
；
[0042]
其中：为t-i时刻母管压力趋势，为t-i时刻母管内主蒸汽流量。
[0043]
本发明具有以下优点：
[0044]
本发明基于历史运行数据将母管内流量动能与压力势能之间的转化关系量化为传递系数，利用传递系数剥离短期内流量对压力的影响从而对母管内压力进行矫正；在压力趋势求解过程中利用定义插值函数并求导的方法，避免了突变点对趋势计算的异常影响，使得计算所得母管压力趋势更精确；利用修正后的压力趋势建立母管压力计算公式，为精准控制机组母管压力提供有效支持。
附图说明
[0045]
图1为一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法的流程图；
[0046]
图2为一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法传递系数计算中的特征散点分布图；
[0047]
图3为一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法对蒸汽母管压力求解的插值曲线趋势图；
[0048]
图4为一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法母管内蒸汽流量趋势图；
[0049]
图5为一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法插值曲线在离散点的一阶导数即压力趋势图；
[0050]
图6为一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法基于压力趋势的母管压力控制效果图。
具体实施方式
[0051]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0052]
实施例1
[0053]
如图1所示，一种基于修正压力趋势的机组母管压力控制方法，包括如下步骤：
[0054]
步骤1，获取机组运行数据；
[0055]
步骤2，计算流量动能与压力势能的传递系数；
[0056]
步骤3，利用传递系数修正母管压力；
[0057]
步骤4，计算母管压力趋势。
[0058]
步骤5，利用修正压力趋势的母管压力控制。
[0059]
具体的，步骤1所述数据获取方法为：
[0060]
以5秒为采样间隔时间，获取机组运行历史数据集data，数据特征需包含机组母管蒸汽流量steam、母管压力pressure；
[0061]
具体的，步骤2所述传递系数计算方法为:
[0062]
1）沿时间轴将步骤1所述数据集data划分为长度为l的子数据集，其中l为介于[6,12]之间的随机整数，子数据集中蒸汽流量序列为，母管压力序列为；
[0063]
2）选择符合如下条件的m个子数据集：
[0064]
①
[0065]
②
[0066]
对符合条件的子数据集构建建模特征：
[0067][0068][0069]
生成如下二维数组：
[0070]
；
[0071]
其中：、为第m个子数据集所构建的特征，m≥200；
[0072]
如图2所示，特征delta_steam与delta_pres具有明显的线性关系；
[0073]
3）以上述步骤2）生成的二维数组中delta_steam为自变量，delta_pres为因变量，利用最小二乘法求解使得损失函数
[0074]
；
[0075]
最小化的参数w，w即为流量动能到压力势能的传递系数,其中为服从标准正态分布的随机项；
[0076]
具体的，步骤3所述母管压力修正方法为:
[0077]
、分别为t-1时刻蒸汽流量、母管压力，、分别为t时刻蒸汽流量、母管压力，按照如下公式修正母管压力：
[0078][0079]
具体的，步骤4所述母管压力趋势计算方法为:
[0080]
1）定义插值函数
[0081]
对连续的n个点、
…
定义其插值函数为：
[0082]
；
[0083]
2）插值函数求导
[0084]
沿时间轴选择n(n≥3)个点，其坐标分别为,其中为第i个点对应的修正后母管压力值，将上述n个坐标值带入步骤1）所述插值函数，并求解关于变量x的一阶导数;
[0085]
如图3所示为修正后压力插值曲线图，如图4所示为蒸汽流量曲线图；
[0086]
3）母管压力趋势计算
[0087]
在上述步骤2）中时间轴上，对第i个点，计算其一阶导数，即为其对应时刻的母管压力趋势。
[0088]
如图5所示为修正前后利用插值曲线计算所得压力趋势对比图；
[0089]
具体的，步骤5所述母管压力控制方法为:
[0090]
1）母管压力趋势计算
[0091]
沿时间轴选择到t时刻机组母管压力及流量数据，利用步骤3所述方法，计算母管压力趋势与流量调整系数k：
[0092]
；
[0093]
其中：为t-i时刻母管压力趋势，为t-i时刻母管内主蒸汽流量；
[0094]
2）定义母管压力计算公式：
[0095][0096]
其中：为t时刻母管压力，为t时刻母管压力趋势，为母管流量调整量，为t 1时刻母管压力即目标压力；
[0097]
通过母管压力计算公式可知，当前压力与压力趋势以及目标压力已知的情况下，可通过对母管流量的调整，达到对机组母管压力精准控制的目的。
[0098]
如图6所示，本发明基于修正母管压力趋势的控制方法在t5时刻以9.5mpa为目标压力，根据步骤5所述母管压力计算公式，计算母管流量调整量并进行相应操作，所得母管压力走势曲线较之现有控制方法更为平稳。
[0099]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。