[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

权利要求书

1.基于主成分分析的IQGA-SVR锅炉受热面沾污特性辨识方法，其特征在于：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；再采用主成分分析对输入参数进行数据降维，利用支持向量回归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对SVR模型进行超参数优化，最终得到满足要求的模型，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，对稳态工况下的传热系数进行辨识；具体包括：

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；

Q_yq——烟气侧放热量，kJ/kg；

D——对流受热面中工质的流量，kg/s；

B_j——计算燃料量，kg/s；

i′——对流受热面中工质进口处的焓，kJ/kg；

i″——对流受热面中工质出口处的焓，kJ/kg；

I′——对流受热面中烟气进口处的焓，kJ/kg；

I″——对流受热面中烟气出口处的焓，kJ/kg；

Δi_jw——相对于1kg工质流量的减温水焓升，kJ/kg；

——保热系数；

Δα——漏风系数；

——理论冷空气焓，kJ/kg；

在联合工质侧热平衡方程、烟气侧热平衡方程和传热方程即式(3)进行求解，求出受热面进口烟气焓值I′；

利用烟气焓温表编写反查函数f′(I′)，计算得到对流受热面进口烟气温度θ′：

θ′＝f′(I′) (4)

由工质进、出口温度和烟气进、出口温度按式(5)求出温差：

式中：

Δt——对数平均温差，℃；

Δt_d——受热面中烟气与工质温度差的较大值，℃；

Δt_x——受热面中烟气与工质温度差的较小值，℃；

当最大温度差Δt_d与最小温度差Δt_x满足时，其温差按下式计算：

根据下式计算受热面的实际传热系数：

Q_cr＝Q_gzQ_yq (8)

式中：

Q_cr——对流受热面传热量，kJ/kg；

H——受热面换热面积，m²；

受热面清洁因子作为反映沾污特性的指标：

K₀——受热面的理论传热系数，W/(m²·℃)；

依据受热面的传热机理，选取最关键的几个影响因素作为机制模型的输入参数，低温对流受热面实际传热系数的函数式表示为：

D——工质流量，kg/s；

B_j——计算燃料量，kg/s；

Δα——漏风系数；

θ′，θ″——烟气进出口温度，℃；

——工质进出口温度，℃；

p′，p″——工质进出口压力，Pa；

v₁，v₂——烟气侧和蒸汽侧的流速；

C_fh——飞灰含碳量；

用改进的量子遗传算法对SVR模型进行超参数优化的过程为：

1)种群初始化；

2)适应度评估；

3)动态变化的量子旋转门调整；

4)重复步骤2)和3)，直到达到最大进化代数或者满足最小误差；

动态变化的量子旋转门调整是通过下式所确定的旋转角调整策略，在量子遗传算法的运行过程中，采用随进化代数动态变化的旋转角调整策略：

其中，为第m个子种群中当前染色体第i位x_i在第t代进化中的更新旋转角值，θ₁为当前染色体第i位x_i与当前全局种群最优个体global-best(t)的适应度函数值f_global-best相比较所得的更新旋转角值；θ₂为当前染色体第i位x_i与当前子种群最优染色体sub-best_m(t)的适应度函数值f_sub-best(m)相比较所得的更新旋转角值；c₁和c₂为对应更新旋转角的调节参数，这两个参数的调节有利于算法跳出局部最优解；a和b为常数；t为代数。