一种冷渣机定量控制方法与流程

1.本技术涉及冷渣机的技术领域，具体而言，涉及一种冷渣机定量控制方法。

背景技术：

2.对于循环流化床锅炉而言，为了保证锅炉连续安全运行、控制炉膛床压，同时防止锅炉内产生大颗粒物料沉积、结焦现象，并保持良好流化状况，就必须适时地排渣。而冷渣机作为排出底渣的关键辅机设备，在控制底渣连续排放、回收底渣热量、降低底渣温度、减少热污染等方面起到了关键作用。
3.目前，冷渣机的主要控制方法是通过测量待排出底渣料层的厚度，经过集散控制系统(distributed control system，dcs)进行pid控制运算，将冷渣机的调节量的控制信号送至可编程逻辑控制系统plc，由plc控制冷渣机的排渣门开度，进而实现对排渣量的控制。
4.而现有技术中，此类方法仅单纯的通过测量料层的厚度进行控制，并没有考虑影响料层厚度的因素。例如：一次风量会影响料层的厚度，当改变料层压差时，如果刚调整完一次风机，料层压差会处于非稳定状态，此时使用料层压差控制冷渣机会存在底渣排量不准确的问题；又例如：给煤量也会影响料层的厚度，若改变料层压差，当给煤机给煤后，此时的料层压差也处于非稳定状态，会改变料层的厚度，进而影响冷渣机底渣排量的定量控制精度。
5.同时，所使用的pid反馈控制方法存在时间滞后问题，可能存在排渣不及时的情况，影响锅炉作业；除此pid反馈控制方法，需要根据不同锅炉的参数进行pid参数调整，由于pid反馈控制方法通过比例项、积分项、微分项的系数来通过目标料层压差来控制冷渣机，而往往每台锅炉的冷渣机具有各自的特性，通常需要大量的调试工作，才能确定pid各个系数的取值，存在需要前期调试、工作量大、不能自学习的缺点。

技术实现要素：

6.本技术的目的在于：解决现有基于料层厚度对冷渣机底渣排量控制准确性较差以及存在时间滞后的问题，实现一种前馈定量的控制方法。
7.本技术的技术方案是：提供了一种冷渣机定量控制方法，该方法包括：步骤1，获取各采样时间点下锅炉的生产数据以及对应的料层压差，当判定一个采样时间段内各个生产数据的最大差值小于或等于第一平稳阈值时，将一个采样时间段内的各个生产数据记作一组平稳数据，其中，生产数据至少包括冷渣机调节量、给煤机调节量以及一次风机调节量；步骤2，计算各组平稳数据中冷渣机调节量的采样平均值以及对应采样时间段的料层压差的料层压差变化速率；步骤3，分别计算相邻两组平稳数据中给煤机调节量的给煤机最大差值以及一次风机调节量的风机最大差值，当判定给煤机最大差值以及风机最大差值小于或等于第二平稳阈值时，计算相邻两组平稳数据对应采样平均值的差值，记作冷渣机调节量变化量，并计算相应的料层压差变化速率变化量；步骤4，根据冷渣机调节量变化量以及料
层压差变化速率变化量，按照冷渣机调节量变化量分组聚合数据，采用拟合的方式生成压差-调节量曲线；步骤5，根据给定的料层压差变化速率变化量目标值，在压差-调节量曲线上确定目标冷渣机调节量，目标冷渣机调节量用于控制冷渣机底渣排量。
8.上述任一项技术方案中，进一步地，步骤1中还包括：判断一个采样时间段内各个生产数据的最大差值是否小于或等于第一平稳阈值，该过程具体包括：分别选取采样时间段内各个生产数据的最大值和最小值，将最大值与最小值之间的差值记作最大差值，并计算各个生产数据的平均值；计算平均值与波动比例的乘积，记作第一平稳阈值；判断最大差值是否小于或等于第一平稳阈值，若是，将一个采样时间段内的各个生产数据记作一组平稳数据，若否，删除采样时间段内各个生产数据。
9.上述任一项技术方案中，进一步地，步骤2中，计算对应采样时间段的料层压差的料层压差变化速率，具体包括：分别在采样时间段的开始处以及结尾处，选取预设时间窗口范围内料层压差对应的压差开始数据以及压差结尾数据；分别计算压差开始数据的第一平均值以及压差结尾数据的第二平均值；根据第一平均值与第二平均值之间的差值，计算料层压差变化速率。
10.上述任一项技术方案中，进一步地，第二平稳阈值包括给煤机平稳阈值、风机平稳阈值，步骤3中具体包括：分别选取相邻的两组平稳数据内给煤机调节量、一次风机调节量的最大值和最小值，并计算给煤机调节量中最大值与最小值的差值，记作煤机最大差值，计算一次风机调节量的最大值与最小值的差值，记作风机最大差值；计算给煤机调节量平均值、一次风机调节量平均值，并将给煤机调节量平均值与波动比例的乘积记作给煤机平稳阈值，将一次风机调节量平均值与波动比例的乘积记作风机平稳阈值；判断煤机最大差值是否小于或等于煤机平稳阈值、且风机最大差值是否小于或等于风机平稳阈值，若是，计算相邻两组平稳数据对应采样平均值的差值，记作冷渣机调节量变化量，并计算相应的料层压差变化速率变化量，若否，删除相邻的两组平稳数据。
11.上述任一项技术方案中，进一步地，步骤3中，还包括：当判定冷渣机调节量变化量或料层压差变化速率变化量小于预设阈值时，删除冷渣机调节量变化量和对应的料层压差变化速率变化量。
12.上述任一项技术方案中，进一步地，步骤4，具体包括：步骤41，对冷渣机调节量变化量进行排序，按照预设数值间距，对排序后的冷渣机调节量变化量进行分组聚合数据，并记作调节量拟合数据组；步骤42，计算任一组调节量拟合数据组对应的料层压差变化速率变化量的中位数，记作压差拟合数据，计算调节量拟合数据组对应的冷渣机调节量变化量的中位数，记作调节量拟合数据；步骤43，根据调节量拟合数据以及压差拟合数据，采用拟合的方式生成压差-调节量曲线。
13.上述任一项技术方案中，进一步地，步骤41中还包括：删除调节量拟合数据组中数据个数小于个数阈值的调节量拟合数据组。
14.本技术的有益效果是：
15.本技术中的技术方案，考虑了影响料层厚度的主要因素，一次风机的调节和给煤机的调节，并且结合料层压差的变化速率以及冷渣机的调节量，通过数据平稳判断以及分组聚合，利用模型预测的前馈方式得到冷渣机定量的调节量，弥补了现有冷渣机控制只考虑料层厚度、导致调节量不准的不足，有效解决了现有反馈控制的时间滞后问题，并且可以
自动适应不同锅炉，不存在pid控制的冷启动问题。
附图说明
16.本技术的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1是根据本技术的一个实施例的冷渣机定量控制方法的示意流程图；
18.图2是根据本技术的一个实施例的料层压差变化速率变化量与冷渣机调节量变化量之间的散点示意图；
19.图3是根据本技术的一个实施例的聚合后的料层压差变化速率变化量与冷渣机调节量变化量之间的散点示意图；
20.图4是根据本技术的一个实施例的带模型拟合线的料层压差变化速率变化量与冷渣机调节量变化量之间的散点示意图；
21.图5是根据本技术的一个实施例的实际的冷渣机调节量变化量数据趋势图；
22.图6是根据本技术的一个实施例的模型预测的冷渣机调节量变化量数据趋势图。
具体实施方式
23.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
24.在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
25.如图1所示，本实施例提供了一种冷渣机定量控制方法，该方法包括：
26.步骤1，获取各采样时间点下锅炉的生产数据以及对应的料层压差，当判定一个采样时间段内各个生产数据的最大差值小于或等于第一平稳阈值时，将一个采样时间段内的各个生产数据记作一组平稳数据，其中，生产数据至少包括冷渣机调节量、给煤机调节量以及一次风机调节量；
27.具体的，本实施例中选用的生产数据包括给煤机调节量c、一次风机调节量f以及冷渣机调节量s等参数，这些参数以及料层压差p可以通过dcs系统进行读取。在读取上述数据的过程中，各个数据均可对应于一个采样时间点，因此，上述数据在时间维度上可以一一对应。
28.需要说明的是，本实施例对dcs系统的实现并不限定。
29.因此，可以通过数据读取的方式，获得各个采样时间段内多个采样时间点对应的生产数据以及料层压差p。
30.进一步的，步骤1中还包括：判断一个采样时间段内各个生产数据的最大差值是否小于或等于第一平稳阈值，该过程具体包括：分别选取采样时间段内各个生产数据的最大值和最小值，将最大值与最小值之间的差值记作最大差值，并计算各个生产数据的平均值；计算平均值与波动比例的乘积，记作第一平稳阈值；判断最大差值是否小于或等于第一平稳阈值，若是，则判定采样时间段内生产数据平稳，将一个采样时间段内的各个生产数据记
作一组平稳数据，若否，则判定采样时间段内生产数据不平稳，删除采样时间段内各个生产数据。
31.具体的，在判断某个采样时间段内的生产数据是否平稳时，需要用到的生产数据可以包括给煤机调节量c、一次风机调节量f、冷渣机调节量s，只有当这些数据均满足数据平稳判断条件时，才认定该采样时间段内的生产数据平稳，相应的平稳数据判断条件为：
32.max(x)-min(x)≤mean(x)
×
n％
33.式中，x为选取的数据字段，可以为给煤机调节量c、一次风机调节量f、冷渣机调节量s，max(x)、min(x)、mean(x)分别为数据字段中的最大值、最小值以及平均值，其中，平均值mean(x)的计算过程不再赘述。n％为波动比例，为设定值。
34.也就是说，上述生产数据平稳的定义为：在某采样时间段的时间长度(t)内，当判定给煤机调节量c、一次风机调节量f和冷渣机调节量s同时满足平稳数据判断条件时，则该段生产数据为平稳数据段。
35.步骤2，计算各组平稳数据中冷渣机调节量s的采样平均值以及对应采样时间段的料层压差p的料层压差变化速率；其中，冷渣机调节量s的采样平均值即为该组平稳数据中各个冷渣机调节量s的和值与数据个数的比值。
36.进一步的，步骤2中，采用时间窗口对变化速率的计算进行平滑处理，以消除料层压差的数据跳变，因此，对应采样时间段的料层压差p的料层压差变化速率，具体包括：
37.分别在采样时间段的开始处以及结尾处，选取预设时间窗口范围内料层压差p对应的压差开始数据以及压差结尾数据；
38.分别计算压差开始数据的第一平均值以及压差结尾数据的第二平均值；
39.根据第一平均值与第二平均值之间的差值，计算料层压差变化速率。
40.具体的，设定预设时间窗口范围内可包含3个采样时间点，在采样时间段的开始处以及结尾处可分别选取三个料层压差，依次记作压差开始数据(p1、p2、p3)以及压差结尾数据(p
n-3
、p
n-2
、p
n-1
)，其中，n为采样时间段内的采样时间点的个数，选取的压差开始数据中不包括第一条数据p0，压差结尾数据中不包括最后一条数据pn。
41.之后，便可根据相应的计算公式计算料层压差变化速率，对应的计算公式为：
[0042][0043]
式中，v
p
为料层压差变化速率，mean(p
n-3
、p
n-2
、p
n-1
)为压差结尾数据的平均值，mean(p1、p2、p3)为压差开始数据的平均值，t
n-2
、t2为结尾处和开始处对应料层压差p的采样时间点。
[0044]
步骤3，分别计算相邻两组平稳数据中给煤机调节量的给煤机最大差值以及一次风机调节量的风机最大差值，当判定给煤机最大差值以及风机最大差值小于或等于第二平稳阈值时，计算相邻两组平稳数据对应采样平均值的差值，记作冷渣机调节量变化量，并计算相应的料层压差变化速率变化量；其中，第二平稳阈值包括给煤机平稳阈值、风机平稳阈值。
[0045]
进一步的，该步骤3中具体包括：
[0046]
分别选取相邻的两组平稳数据内给煤机调节量、一次风机调节量的最大值和最小值，并计算给煤机调节量中最大值与最小值的差值，记作煤机最大差值，计算一次风机调节
量的最大值与最小值的差值，记作风机最大差值；
[0047]
计算给煤机调节量平均值、一次风机调节量平均值，并将给煤机调节量平均值与波动比例的乘积记作给煤机平稳阈值，将一次风机调节量平均值与波动比例的乘积记作风机平稳阈值；
[0048]
判断煤机最大差值是否小于或等于煤机平稳阈值、且风机最大差值是否小于或等于风机平稳阈值，若是，计算相邻两组平稳数据对应采样平均值的差值，记作冷渣机调节量变化量，并计算相应的料层压差变化速率变化量，若否，删除相邻的两组平稳数据。。
[0049]
具体的，利用上述平稳数据判断条件，对相邻的两组平稳数据内的给煤机调节量、一次风机调节量进行平稳数据判断，只有当给煤机调节量、一次风机调节量均平稳时，才进行冷渣机调节量变化量以及料层压差变化速率变化量的计算，否则，跳过当前平稳数据，进行下一组相邻的两组平稳数据计算。
[0050]
优选的，步骤3中还包括：当判定冷渣机调节量变化量或料层压差变化速率变化量小于预设阈值时，删除冷渣机调节量变化量和对应的料层压差变化速率变化量。其中，预设阈值为一个接近于0的数据，即过滤掉冷渣机调节量变化量和对应的料层压差变化速率变化量中接近于0的数据。
[0051]
本实施例中，冷渣机调节量变化量以及对应的料层压差变化速率变化量的计算公式为：
[0052][0053][0054]
式中，i为平稳数据的组数，为冷渣机调节量s的采样平均值，δs为冷渣机调节量变化量，δv
p
为料层压差变化速率变化量。
[0055]
相应的，图2给出了料层压差变化速率变化量δv
p
与冷渣机调节量变化量δs之间的散点图，从图中可以看出料层压差变化速率变化量δv
p
与冷渣机调节量变化量δs呈现负相关。
[0056]
步骤4，根据冷渣机调节量变化量以及料层压差变化速率变化量，按照冷渣机调节量变化量分组聚合数据，采用拟合的方式生成压差-调节量曲线；
[0057]
进一步的，步骤4，具体包括：
[0058]
步骤41，对冷渣机调节量变化量进行排序，按照预设数值间距，对排序后的冷渣机调节量变化量进行分组聚合数据，并记作调节量拟合数据组；
[0059]
需要说明的是，任一组调节量拟合数据组中数据的个数可能相同也可能不同，但其最大值与最小值的差值一定在预设数值间距的范围内，实现冷渣机调节量变化量的分组聚合。
[0060]
优选的，步骤41中还包括：删除调节量拟合数据组中数据个数小于个数阈值的调节量拟合数据组。也就是说，如果设定个数阈值为3，则删除调节量拟合数据组中数据个数小于3个的数组。
[0061]
如图3所示，分组聚合后的冷渣机调节量变化量与料层压差变化速率变化量呈现出明显的相关性关系。
[0062]
步骤42，计算任一组调节量拟合数据组对应的料层压差变化速率变化量的中位
数，记作压差拟合数据，计算该组调节量拟合数据组对应的冷渣机调节量变化量的中位数，记作调节量拟合数据；
[0063]
本实施例中，每一个分组内聚合数据时，选取组内的料层压差变化速率中位数，以及冷渣机调节量变化量的中位数，作为该组的聚合结果，每个分组聚合为一条数据。
[0064]
步骤43，根据调节量拟合数据以及压差拟合数据，采用拟合的方式生成压差-调节量曲线。
[0065]
具体的，如图4所示，以料层压差变化速率变化量δv
p
为自变量，冷渣机调节量变化量δs为因变量，也就是说，用于拟合数据的自变量和因变量的数据即为分组聚合后的数据，自变量为聚合后的料层压差变化速率，因变量为聚合后的冷渣机调节量变化量。
[0066]
利用机器学习一元无截距算法建立回归模型，进行拟合运算，对应的一元无截距方程可描述为：
[0067]
y＝a
×
x
[0068]
式中，a为回归系数。具体拟合过程不再赘述。
[0069]
步骤5，根据给定的料层压差变化速率变化量目标值，在压差-调节量曲线上确定目标冷渣机调节量，目标冷渣机调节量用于控制冷渣机底渣排量。
[0070]
如图5和图6所示，通过对比可证明模型的预测效果。具体而言，通过使用锅炉生产数据建立冷渣机控制模型，得到料层压差变化速率变化量与冷渣机调节量的关系后；通过设定的目标料层压差，当前料层压差，以及一定的压差变化反应时间，得到目标料层压差变化速率；再实时计算得到当前的料层压差变化速率，目标与当前的差值即为料层压差变化速率变化量，通过模型预测得到冷渣机调节量的定量值。在实际冷渣机控制中，实时选取一次风机和给煤机调整后一段时间的平稳时刻，使用此调节量控制冷渣机的排渣门开度。通过模型的定量控制方法，具有自学习、前馈、定量的优点。
[0071]
以上结合附图详细说明了本技术的技术方案，本技术提出了一种冷渣机定量控制方法，该方法包括：步骤1，获取各采样时间点下锅炉的生产数据以及对应的料层压差，当判定一个采样时间段内各个生产数据的最大差值小于或等于第一平稳阈值时，将一个采样时间段内的各个生产数据记作一组平稳数据，其中，生产数据至少包括冷渣机调节量、给煤机调节量以及一次风机调节量；步骤2，计算各组平稳数据中冷渣机调节量的采样平均值以及对应采样时间段的料层压差的料层压差变化速率；步骤3，分别计算相邻两组平稳数据中给煤机调节量的给煤机最大差值以及一次风机调节量的风机最大差值，当判定给煤机最大差值以及风机最大差值小于或等于第二平稳阈值时，计算相邻两组平稳数据对应采样平均值的差值，记作冷渣机调节量变化量，并计算相应的料层压差变化速率变化量；步骤4，根据冷渣机调节量变化量以及料层压差变化速率变化量，按照冷渣机调节量变化量分组聚合数据，采用拟合的方式生成压差-调节量曲线；步骤5，根据给定的料层压差变化速率变化量目标值，在压差-调节量曲线上确定目标冷渣机调节量，目标冷渣机调节量用于控制冷渣机底渣排量。通过本技术中的技术方案，将料层压差作为冷渣机底渣排量的控制参数，解决了现有冷渣机底渣排量控制准确性差的问题，并降低了排渣不及时的可能性。
[0072]
本技术中的步骤可根据实际需求进行顺序调整、合并和删减。
[0073]
本技术装置中的单元可根据实际需求进行合并、划分和删减。
[0074]
尽管参考附图详地公开了本技术，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非
用来限制本技术的应用。本技术的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本技术保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

技术特征：

1.一种冷渣机定量控制方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，获取各采样时间点下锅炉的生产数据以及对应的料层压差，当判定一个采样时间段内各个所述生产数据的最大差值小于或等于第一平稳阈值时，将一个所述采样时间段内的各个生产数据记作一组平稳数据，其中，所述生产数据至少包括冷渣机调节量、给煤机调节量以及一次风机调节量；步骤2，计算各组所述平稳数据中冷渣机调节量的采样平均值以及对应采样时间段的料层压差的料层压差变化速率；步骤3，分别计算相邻两组平稳数据中给煤机调节量的给煤机最大差值以及一次风机调节量的风机最大差值，当判定所述给煤机最大差值以及所述风机最大差值小于或等于第二平稳阈值时，计算相邻两组平稳数据对应采样平均值的差值，记作冷渣机调节量变化量，并计算相应的料层压差变化速率变化量；步骤4，根据所述冷渣机调节量变化量以及所述料层压差变化速率变化量，按照冷渣机调节量变化量分组聚合数据，采用拟合的方式生成压差-调节量曲线；步骤5，根据给定的料层压差变化速率变化量目标值，在所述压差-调节量曲线上确定目标冷渣机调节量，所述目标冷渣机调节量用于控制冷渣机底渣排量。2.如权利要求1所述的冷渣机定量控制方法，其特征在于，所述步骤1中还包括：判断一个采样时间段内各个所述生产数据的最大差值是否小于或等于第一平稳阈值，该过程具体包括：分别选取所述采样时间段内各个所述生产数据的最大值和最小值，将所述最大值与所述最小值之间的差值记作所述最大差值，并计算各个所述生产数据的平均值；计算所述平均值与波动比例的乘积，记作所述第一平稳阈值；判断所述最大差值是否小于或等于所述第一平稳阈值，若是，将一个所述采样时间段内的各个生产数据记作一组平稳数据，若否，删除所述采样时间段内各个所述生产数据。3.如权利要求1所述的冷渣机定量控制方法，其特征在于，所述步骤2中，计算对应采样时间段的料层压差的料层压差变化速率，具体包括：分别在所述采样时间段的开始处以及结尾处，选取预设时间窗口范围内所述料层压差对应的压差开始数据以及压差结尾数据；分别计算所述压差开始数据的第一平均值以及所述压差结尾数据的第二平均值；根据所述第一平均值与所述第二平均值之间的差值，计算所述料层压差变化速率。4.如权利要求1所述的冷渣机定量控制方法，其特征在于，所述第二平稳阈值包括给煤机平稳阈值、风机平稳阈值，所述步骤3中具体包括：分别选取相邻的两组平稳数据内所述给煤机调节量、所述一次风机调节量的最大值和最小值，并计算所述给煤机调节量中最大值与最小值的差值，记作所述煤机最大差值，计算所述一次风机调节量的最大值与最小值的差值，记作所述风机最大差值；计算给煤机调节量平均值、一次风机调节量平均值，并将所述给煤机调节量平均值与波动比例的乘积记作所述给煤机平稳阈值，将所述一次风机调节量平均值与所述波动比例的乘积记作所述风机平稳阈值；判断所述煤机最大差值是否小于或等于所述煤机平稳阈值、且所述风机最大差值是否小于或等于所述风机平稳阈值，若是，计算相邻两组平稳数据对应采样平均值的差值，记作
冷渣机调节量变化量，并计算相应的料层压差变化速率变化量，若否，删除相邻的两组平稳数据。5.如权利要求1或4所述的冷渣机定量控制方法，其特征在于，所述步骤3中，还包括：当判定所述冷渣机调节量变化量或所述料层压差变化速率变化量小于预设阈值时，删除所述冷渣机调节量变化量和对应的所述料层压差变化速率变化量。6.如权利要求1所述的冷渣机定量控制方法，其特征在于，所述步骤4，具体包括：步骤41，对所述冷渣机调节量变化量进行排序，按照预设数值间距，对排序后的所述冷渣机调节量变化量进行分组聚合数据，并记作调节量拟合数据组；步骤42，计算任一组所述调节量拟合数据组对应的所述料层压差变化速率变化量的中位数，记作压差拟合数据，计算所述调节量拟合数据组对应的所述冷渣机调节量变化量的中位数，记作调节量拟合数据；步骤43，根据所述调节量拟合数据以及所述压差拟合数据，采用拟合的方式生成所述压差-调节量曲线。7.如权利要求6所述的冷渣机定量控制方法，其特征在于，所述步骤41中还包括：删除所述调节量拟合数据组中数据个数小于个数阈值的调节量拟合数据组。

技术总结

本申请公开了一种冷渣机定量控制方法，包括：获取各采样时间点的生产数据、料层压差，当采样时间段内生产数据的最大差值小于等于第一平稳阈值时，将生产数据记作平稳数据；计算各组平稳数据中冷渣机调节量的采样平均值、料层压差变化速率；分别计算相邻两组平稳数据中给煤机调节量、一次风机调节量的最大差值，当两者均小于等于第二平稳阈值时，计算相邻两组平稳数据中冷渣机调节量、料层压差变化速率的变化量；根据冷渣机调节量、料层压差变化速率的变化量，生成拟合曲线；根据给定的料层压差变化速率变化量目标值，在拟合曲线上确定目标冷渣机调节量。通过本申请中的技术方案，解决了现有冷渣机底渣排量控制准确性差的问题。了现有冷渣机底渣排量控制准确性差的问题。了现有冷渣机底渣排量控制准确性差的问题。