畢業(yè)設計---軟測量技術(shù)的機理分析方法在熱工測量中的應用

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計(論文)</p><p>　　題目：軟測量技術(shù)的機理分析方法在熱</p><p><b>　　工測量中的應用</b></p><p><b>　　二○○九年六月</b></p><p>　院 系控制科學與工程學院</p><p>　專

2、業(yè)班級測控技術(shù)與儀器0501班</p><p>　學生姓名</p><p>　指導教師</p><p>　　軟測量技術(shù)的機理分析方法在熱工測量中的應用</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　軟測量技術(shù)在電廠熱工測量中的應用越來越重要，尤其是以機理分析方法為基礎的軟測量技術(shù)在

3、熱工測量中發(fā)揮著無法替代的作用。本文首先介紹軟測量技術(shù)的原理、建模方法、測量特點，其次結(jié)合有關(guān)熱工對象的動力學特征，根據(jù)軟測量技術(shù)原理中的工藝機理分析的方法，闡述了熱量信號的構(gòu)造原理，并且探討爐膛壓力與鍋爐燃燒狀態(tài)的關(guān)系，最后說明工藝機理分析方法在熱工測量領域中優(yōu)劣勢及在其它參數(shù)測量中的應用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：軟測量；熱工測量；熱量信號；工藝機理</p><p>　　MECHA

4、NISM ANALYSIS OF SOFT- SENSING TECHNIQUE AND ITS APPLICATION IN THERMAL MEASUREMENTS</p><p><b>　　Abstrac</b></p><p>　　In power plant, the applications of Soft-sensing technology in t

5、he measurement of thermal become more and more important. In particular, the mechanism is based on analysis of the soft-sensor technology in the thermal measurement is playing an irreplaceable role. This paper first intr

6、oduces the principle , modeling methods and measurement characteristics of soft-sensing technique, followed by combination of the thermal characteristics of the object dynamics,and based on the principle of the mecha<

7、/p><p>　　Keywords: Soft-sensing; Thermal measurement; Heat signal; Process mechanism;</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 …………………………………………………………………………………Ⅰ</p><p&g

8、t;　　Abstract………………………………………………………………………………Ⅱ</p><p>　　1 緒論…………………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1 課題背景…………………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 軟測量技術(shù)發(fā)展概況…………………………………………………………

9、…1</p><p>　　1.3 本文研究內(nèi)容……………………………………………………………………1</p><p>　　2 軟測量技術(shù)…………………………………………………………………………2</p><p>　　2.1 軟測量的原理及內(nèi)容……………………………………………………………2</p><p>　　2.1.1 輔助變量的選擇原則…

10、………………………………………………………2</p><p>　　2.1.2 數(shù)據(jù)處理………………………………………………………………………2</p><p>　　2.1.2.1 誤差處理……………………………………………………………………2</p><p>　　2.2.2.2 數(shù)據(jù)的變換…………………………………………………………………3</p>&

11、lt;p>　　2.1.3 數(shù)據(jù)模型的建立方法…………………………………………………………3</p><p>　　2.1.4 軟測量模型的在線校正………………………………………………………3</p><p>　　2.2 軟測量的基本思想………………………………………………………………4</p><p>　　2.3 軟測量的測量特點…………………………………………

12、……………………4</p><p>　　3 鍋爐燃燒室的動態(tài)特征……………………………………………………………5</p><p>　　3.1 燃燒室的動態(tài)特性………………………………………………………………5</p><p>　　3.2 爐膛建模前的假設………………………………………………………………5</p><p>　　3.3 爐膛內(nèi)部機

13、理過程的分析………………………………………………………6</p><p>　　4 鍋爐燃燒室熱量信號的模型……………………………………………………11</p><p>　　4.1 熱量信號前言…………………………………………………………………11</p><p>　　4.2 機理分析法構(gòu)成熱量信號……………………………………………………11</p>&

14、lt;p>　　4.3 蓄熱系數(shù)的確定………………………………………………………………13</p><p>　　4.4 微分信號dPb/dt的實現(xiàn)………………………………………………………14</p><p>　　5 爐膛壓力與燃燒狀態(tài)的關(guān)系……………………………………………………16</p><p>　　5.1 爐膛壓力產(chǎn)生機理…………………………………………

15、…………………16</p><p>　　5.2 爐膛壓力與燃燒的關(guān)系………………………………………………………16</p><p>　　5.3 鍋爐實際燃燒時W與P的關(guān)系…………………………………………………16</p><p>　　6 鍋爐汽包真實水位的軟測量……………………………………………………17</p><p>　　6.1 鍋爐汽包

16、水位機理分析………………………………………………………17</p><p>　　6.2 電廠汽包水位軟測量模型的建立……………………………………………17</p><p>　　6.3 汽包水位軟測量系統(tǒng)的實現(xiàn)…………………………………………………19</p><p>　　6.3.1 D的確定……………………………………………………………………19</p>

17、<p>　　6.3.2 W的確定……………………………………………………………………19</p><p>　　6.3.3 h(0)的確定…………………………………………………………………20</p><p>　　6.3.4 汽包水位軟測量系統(tǒng)的實現(xiàn)模型…………………………………………21</p><p>　　7 結(jié)論………………………………………………

18、………………………………22</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………23</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………24</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景<

19、/b></p><p>　　隨著現(xiàn)代工業(yè)過程對控制、計量、節(jié)能增效和運行可靠性等要求的不斷提高，各種要求日益增多。過程操作和控制人員往往不滿足于對溫度、壓力等常規(guī)變量的檢測和控制，而更多地希望對成分、物性等與過程操作和控制密切相關(guān)的檢測參數(shù)進行更直觀的檢測和控制。該問題一方面可以采用近年來在過程控制和檢測領域涌現(xiàn)出的一種新技術(shù)——軟測量來解決；另一方面可以通過沿襲傳統(tǒng)的測量技術(shù)發(fā)展思路，通過研制新型的過程測

20、量儀表，以硬件形式實現(xiàn)過程參數(shù)的直接在線測量來解決。</p><p>　　1.2 軟測量技術(shù)發(fā)展概況</p><p>　　在電力市場深入改革的今天，廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)使各發(fā)電廠為了加強市場競爭力而努力提高發(fā)電效率，降低發(fā)電成本。然而，影響火電廠經(jīng)濟運行的一個重要因素是許多重要技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟參數(shù)難以進行在線實時測量，如煙氣含氧量、飛灰含碳量、煤種發(fā)熱量、球磨機負荷等都是直接反映發(fā)電效率和運行

21、安全的重要熱工參數(shù)，出于技術(shù)或經(jīng)濟上的原因，無法用常規(guī)的傳感器直接測量。一方面，電廠對某些難測參數(shù)采用的人工取樣化驗離線分析方法，化驗滯后大、采樣周期長、代表性差，難以直接用于指導控制；另一方面，火電廠許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)為保證安全和穩(wěn)定性，被迫采取保守工況運行，犧牲了經(jīng)濟性。采用軟測量技術(shù)是解決以上問題的有效途徑之一[6]。20世紀90年代以來，軟測量技術(shù)在理論研究和實際應用方面均取得了迅速發(fā)展，它是利用一些易于實時測量的、與被測變量密切相關(guān)

22、的變量(二次變量)，通過在線分析，來估計不可測或難測量變量的方法。以集散控制系統(tǒng) DCS為代表的先進控制系統(tǒng)在我國電力系統(tǒng)得到了廣泛應用，其強大的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)傳輸功能，配合軟測量技術(shù)對各種難測變量的實時監(jiān)測，若加入狀態(tài)判斷及輸出驅(qū)動功能，可實現(xiàn)對相關(guān)過程的優(yōu)化運行。因此，對熱工</p><p>　　1.3 本文研究內(nèi)容</p><p>　　本論文的研究方向是通過燃料在鍋爐內(nèi)燃燒

23、的工藝機理建立熱量信號的數(shù)學模型，構(gòu)成符合實際應用的軟信號。此模型建立在符合實際的假設基礎之上，雖然忽略了一些條件，沒有完全真正的達到理想的模型，但是在工業(yè)電力生產(chǎn)中卻可以達到相應的要求。</p><p><b>　　2軟測量技術(shù)</b></p><p>　　2.1 軟測量的原理及內(nèi)容</p><p>　　軟測量就是依據(jù)可測、易測的過程變量(稱

24、為輔助變量)與難以直接檢測的待測變量(稱為主導變量)的數(shù)學關(guān)系，根據(jù)某種最優(yōu)準則，采用各種計算方法，用軟件實現(xiàn)對待測變量的測量或估計。軟測量技術(shù)主要包括四個方面：1)輔助變量的選取：2)數(shù)據(jù)處理；3)軟測量模型的建立；4)軟測量模型的在線校正。</p><p>　　2.1.1 輔助變量的選擇原則[1]</p><p>　　輔助變量的選擇原則為：1）靈敏性：能對過程輸出(或不可測擾動)作出快

25、速反應。2）特異性：能對過程輸出(或不可測擾動)之外的干擾不敏感。3）工程適應性：工程上易于獲得并達到一定的測量精度。4）精確性：構(gòu)成的估計器達到要求的精度。5）魯棒性：構(gòu)成的估計器對模型誤差不敏感。</p><p>　　2.1.2 數(shù)據(jù)處理</p><p>　　2.1.2.1 誤差處理</p><p>　　從現(xiàn)場采集的測量數(shù)據(jù)，由于受儀表精度和測量環(huán)境的影響，一般

26、都不可避免地帶有誤差，有時甚至有嚴重的過失誤差。如果將這些現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)直接用于軟測量，會導致軟測量的精度降低，甚至完全失敗。因此，測量數(shù)據(jù)必須經(jīng)過誤差處理。測量數(shù)據(jù)的誤差：隨機誤差、系統(tǒng)誤差和過失誤差。1）隨機誤差的處理：符合統(tǒng)計規(guī)律，工程上多采用數(shù)字濾波算法。如：中位值濾波、算術(shù)平均濾波和一階慣性濾波等。隨著計算機優(yōu)化控制系統(tǒng)的使用，復雜的數(shù)值計算方法對數(shù)據(jù)的精確度提出了更高的要求，于是出現(xiàn)了數(shù)據(jù)一致性處理技術(shù)。基本思想：根據(jù)物料或能

27、量平衡等建立精確的數(shù)學模型，以估計值與測量值的方差最小為優(yōu)化目標，構(gòu)造一個估計模型，為測量數(shù)據(jù)提供一個最優(yōu)估計。2）系統(tǒng)誤差的處理：系統(tǒng)誤差的消除和修正，是指使其影響減小到儀器測量的精度以內(nèi)。否則，精確的測量便失去意義。對于系統(tǒng)誤差進行消除和修正時常采用的幾種方法。(i)修正法:對于有些零值誤差，如千分尺使用時間較長后產(chǎn)生的磨損，可引入一個修正值，在測量時進行修正。對于儀器的示值誤差，可通過與高精度儀器比較，或根據(jù)理論分析導出修正值，予

28、以修正。(ii)交換法:在測量中對某些條件(如被測物的位置)進</p><p>　　2.1.2.2 數(shù)據(jù)的變換</p><p>　　對數(shù)據(jù)的變換包括標度、轉(zhuǎn)換和權(quán)函數(shù)三方面。工業(yè)過程中的測量數(shù)據(jù)有著不同的工程單位，直接使用這些數(shù)據(jù)進行計算，不能得到準確結(jié)果，甚至結(jié)果分散。利用合適的因子對數(shù)據(jù)進行標度，能夠改善算法的精度和穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)換包含對數(shù)據(jù)的直接轉(zhuǎn)換以及尋找新的變量替換原變量兩個含義。通

29、過對數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，可以有效地降低非線性特性。權(quán)函數(shù)則可實現(xiàn)對變量動態(tài)特性的補償。合理使用權(quán)函數(shù)使我們有可能用穩(wěn)態(tài)模型實現(xiàn)對過程的動態(tài)估計。</p><p>　　2.1.3 數(shù)學模型的建立方法</p><p>　　建立工業(yè)數(shù)學模型的基本方法有：機理分析法和實驗法，或者是將這兩種方法結(jié)合起來的半經(jīng)驗半實驗的方法。1）機理分析法：通過分析過程的運動規(guī)律，運用一些已知的定理、定律和原理（如化學動力學

30、原理、生物學定律、牛頓定理、物料平衡和能量平衡方程、傳熱傳質(zhì)原理等），建立起過程的數(shù)學模型。機理分析法只能用于簡單過程的數(shù)學建模，對于比較復雜的實際生產(chǎn)過程來說，這種建模方法有很大的局限性。2）實驗法：實驗法也稱測試法。過程的輸入/輸出信號一般總是可以測量的，由于過程的動態(tài)特性必然表現(xiàn)在輸入/輸出數(shù)據(jù)之中，那么就可以利用輸入/輸出數(shù)據(jù)所提供的信息來建立的過程的數(shù)學模型，常用的手段是系統(tǒng)辨識。3）機理建模與實驗建模相結(jié)合：機理已知的部分采

31、用機理建模，機理未知的部分采用系統(tǒng)辨識建模。充分發(fā)揮兩者各自的優(yōu)點。4）其他方法：用上述方法對一些慢時變、非線性、大滯后對對象建立非線性模型，會遇到很大的困難。近年來，應用人工神經(jīng)網(wǎng)絡建立復雜系統(tǒng)的模型引起了人們的興趣，并逐漸在工業(yè)中的得到廣泛的應用。</p><p>　　2.1.4 軟測量模型的在線校正</p><p>　　由于裝置操作條件及原料性質(zhì)都會隨時間而變化，軟測量模型只適用于一

32、定的操作范圍，因而需要不定期地對模型進行修正，以適應工況的變化。通常對軟儀表的在線修正僅修正模型的參數(shù)，具體方法：自適應法、增量法和多時標法等。 對模型結(jié)構(gòu)的修正需要大量的樣本數(shù)據(jù)和耗費較長時間，在線進行有困難。這可采用短期學習和長期學習的思路來解決。短期學習是指以某輔助變量的采樣化驗分析值與軟測量值之差為依據(jù)，采用建模方法，修改模型系數(shù)。長期學習是指當軟測量模型在線運行一段時間后，逐步積累了足夠的新樣本時，根據(jù)新樣本，采用建模方法，重

33、建軟測量模型。</p><p>　　2.2 軟測量的基本思想</p><p>　　軟測量的基本思想是把自動控制理論與生產(chǎn)過程知識有機的結(jié)合起來，應用計算機技術(shù)對難以測量或者暫時不能測量的重要變量，選擇另外一些容易測量的變量，通過構(gòu)成某種數(shù)學關(guān)系來推斷或者估計，以軟件來替代硬件的功能。應用軟測量技術(shù)實現(xiàn)元素組分含量的在線檢測不但經(jīng)濟可靠，且動態(tài)響應迅速、可連續(xù)給出萃取過程中元素組分含量,易于

34、達到對產(chǎn)品質(zhì)量的控制。</p><p>　　2.3 軟測量的測量特點</p><p>　　在電力市場深入改革的今天，廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)使各發(fā)電廠為了加強市場競爭力而努力提高發(fā)電效率，降低發(fā)電成本。然而，影響火電廠經(jīng)濟運行的一個重要因素是許多重要技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟參數(shù)難以進行在線實時測量，如煙氣含氧量、飛灰含碳量、煤種發(fā)熱量、球磨機負荷等都是直接反映發(fā)電效率和運行安全的重要熱工參數(shù)，出于技術(shù)或經(jīng)

35、濟上的原因，無法用常規(guī)的傳感器直接測量。一方面，電廠對某些難測參數(shù)采用的人工取樣化驗離線分析方法，化驗滯后大、采樣周期長、代表性差，難以直接用于指導控制；另一方面，火電廠許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)為保證安全和穩(wěn)定性，被迫采取保守工況運行，犧牲了經(jīng)濟性。采用軟測量技術(shù)是解決以上問題的有效途徑之一。</p><p>　　3 鍋爐燃燒室的動態(tài)特征</p><p>　　3.1 燃燒室的動態(tài)特性</p>

36、;<p>　　作為復雜熱工控制對象的電站鍋爐，具有“病態(tài)”系統(tǒng)的特點，即在這種系統(tǒng)中快、慢過程相差懸殊。當鍋爐做為一個整體來研究時，通常是將快速的爐內(nèi)過程按“靜態(tài)”來處理，即用代數(shù)方程描述各變量之間的關(guān)系，認為從燃料量的的改變到爐膛內(nèi)煙氣熱量的變化，以及到受熱面接受這個熱量的過程不存在任何慣性。然而，快過程和慢過程是相對而言的。當單獨研究爐膛或者鍋爐局部動態(tài)特性的時候，上述快速過程的動態(tài)特性則應給予考慮。通常對于干態(tài)排渣、

37、燃用氣體、重油或者煤粉的鍋爐，其爐膛慣性較??；對于液態(tài)排渣、帶有爐襯的鍋爐，其爐膛的儲熱能力很大，其爐膛的慣性較大。</p><p>　　3.2 爐膛建模前的假設</p><p>　　在鍋爐燃燒室中進行著復雜的空氣動力和物理-化學過程，以及輻射、對流、熱傳導等換熱過程。此外，與研究管道中的動態(tài)特性不同，表征鍋爐工況的各種參數(shù)是三維空間坐標的函數(shù)；煙氣流束的傳播和混合以及燃料的燃燒不能很好的

38、用數(shù)學加以描述。所有這一切使得至今關(guān)于爐膛靜態(tài)特性的數(shù)學描述還不夠完整。</p><p>　　為了簡化上述各種復雜因素，克服研究爐膛動態(tài)特性過程中的困難，通常是在集中參數(shù)的假設前提下來研究爐膛的動態(tài)特性。實際上受熱面的受熱情況和火焰分布情況在空間是很不均勻的，為了提高集中參數(shù)動態(tài)特性的準確性，可以按照煙氣溫度、水冷壁受熱情況以及其他有關(guān)因素相對一致的原則，將整個爐膛劃分成若干個區(qū)域。</p><

39、;p><b>　　圖3-1爐膛示意圖</b></p><p>　　為了闡明研究爐膛動態(tài)特性的原理和方法，在這里我們是將整個爐膛作為一個集中參數(shù)的對象來研究。爐膛的集中參數(shù)模型如圖3-2所示，輸入量是燃料量B（以及與之成比例的空氣）和進入爐膛的熱空氣溫度θt；輸出量是爐膛傳給輻射受熱面的熱量，爐膛出口煙氣溫度θ和煙氣流量Dy。</p><p>　　圖3-2爐膛集中

40、參數(shù)模型</p><p>　　在建立爐膛動態(tài)數(shù)學模型過程，我們作一下幾點假設：1）將整個爐膛作為一個集中參數(shù)的對象，即認為火焰和爐膛內(nèi)受熱面的受熱情況在空間的分布是均勻的；2）火焰向水冷壁的熱量傳遞全部是通過輻射方式實現(xiàn)的；3）忽略爐膛向周圍環(huán)境的散熱損失，即q5=0；4）因高溫熱煙氣的密度ρy很小，忽略爐膛中煙氣重量的變化，即認為ρy=const；5）燃料和空氣是成比例進入爐膛的，爐膛內(nèi)過量空氣系數(shù)αT不變；6

41、)水冷壁管金屬溫度θM近似等于介質(zhì)飽和溫度θ，且θ≈const。</p><p>　　3.3 爐膛內(nèi)部機理過程的分析[2]</p><p>　　根據(jù)爐膛內(nèi)部的機理過程可以寫出以下基礎方程：</p><p><b>　　燃燒產(chǎn)物熱平衡方程</b></p><p><b>　?。?-3-1）</b>&l

42、t;/p><p>　　式中 ——爐膛中煙氣溫度（近似認為爐膛出口煙氣溫度也為θ，℃）；</p><p>　　——爐膛有效發(fā)熱量，kJ/s；</p><p>　　——爐膛受熱面所接受的輻射熱量，kJ/s；</p><p>　　——爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)物的比熱容，kJ/kg·℃；</p><p>　　——爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量

43、，kg；</p><p>　　——煙氣的質(zhì)量流量，kg/s；</p><p>　　——一公斤燃料燃燒產(chǎn)物的容積，/kg；</p><p>　　——燃燒產(chǎn)物的密度，kg/；</p><p>　　——計算燃料量，kg/s；</p><p>　　B——實際燃料量，kg/s；</p><p>　　——機

44、械未完全燃燒熱損失（當很小時，可近似認為）；</p><p>　　爐膛有效發(fā)熱量是由燃料的燃燒和熱空氣攜帶的熱量組成的，即</p><p><b>　　（3-3-2）</b></p><p>　　式中 ——燃料的應用基低位發(fā)熱量，kJ/kg；</p><p>　　，——分別為化學未完全燃燒熱損失和排渣熱損失；</p

45、><p>　　——空氣的質(zhì)量流量，kg/s；</p><p>　　——燃燒一公斤燃料所需的空氣量，/kg；</p><p>　　——空氣的密度，kg/；</p><p>　　——空氣的比熱容，kJ/kg·℃；</p><p>　　——熱空氣溫度，℃；</p><p>　　爐膛受熱面所接受的

46、輻射熱量可由斯蒂芬—波爾茨曼方程來確定，即</p><p><b>　?。?-3-3）</b></p><p>　　式中 ——爐膛輻射折合系數(shù)；</p><p>　　——水冷壁承受熱輻射的面積，；</p><p>　　——絕對黑體輻射系數(shù)，kJ/·s·℃4；</p><p>　

47、　——水冷壁角系數(shù)，一般認為≈1；</p><p>　　——爐膛空間有效絕對溫度，K；</p><p>　　——爐膛出口煙氣絕對溫度，K；</p><p>　　K——表示和T之間關(guān)系的經(jīng)驗系數(shù)；</p><p>　　——水冷壁管的灰壁層絕對溫度，K； </p><p>　　水冷壁灰壁層的熱平衡方程為</p>

48、<p><b>　　(3-3-4)</b></p><p>　　式中 ——水冷壁灰壁層的質(zhì)量，kg；</p><p>　　——水冷壁灰壁層的比熱容，kJ/kg·℃；</p><p>　　——經(jīng)灰壁層傳給水冷壁管的熱量，kJ/s；</p><p>　　——水冷壁管的灰壁層溫度，℃；</p>

49、;<p>　　灰壁層與水冷壁管之間的換熱方程為</p><p><b>　?。?-3-5）</b></p><p>　　式中 ——灰壁層熱阻折合系數(shù)；</p><p>　　——水冷壁管金屬壁溫度，℃；</p><p>　　方程（3-3-2）～（3-3-5）式是描述爐膛動態(tài)特性的五個基礎方程，通過求解這些方程

50、可以找出爐膛各輸入量和各輸出量之間的動態(tài)關(guān)系。</p><p>　　首先將（3-3-2）式、（3-3-3）式代入（3-3-1），消去變量和，進行微分和線性化，經(jīng)整理后寫成增量的形式：</p><p><b>　?。?-3-6）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>&l

51、t;b>　　，kJ/s·℃4</b></p><p>　　以上各式中的角標“0”表示初始穩(wěn)定狀態(tài)有關(guān)量的值（除外），是表示爐膛內(nèi)煙氣儲熱能力的時間常數(shù)。</p><p>　　將（3-3-3）式、（3-3-5）式代入（3-3-4）式，消去變量和，進行微分和線性化，經(jīng)整理后得：</p><p><b>　　（3-3-7）</b

52、></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　是表示受熱面上積灰和結(jié)渣層儲熱能力的時間常數(shù)。</p><p>　　由方程（3-3-6）（3-3-7）式消去變量，合并成一個方程：</p><p><b>　　（3-3-8）</b></p><p>　

53、　（3-3-8）式為二階常微分方程，它描述了爐膛的過渡過程，具有雙容對象動態(tài)模型的特征。從建模過程可以看出，所謂雙容是由爐膛內(nèi)煙氣儲熱容積和積灰、結(jié)渣層的儲熱容積組成的，對燃用一般固體燃料的鍋爐（燃用氣體燃料和重油的鍋爐除外，因為這種鍋爐水冷壁的外表面比較清潔），前者要小于后者，即«。</p><p>　　因此（3-3-8）式可以近似寫成：</p><p><b>　　

54、（3-3-9）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　稱為爐膛時間常數(shù)，s；</p><p>　?。?-3-9）式經(jīng)過拉普拉斯變換之后，可以寫出：</p><p><b>　?。?-3-10）</b></p><p><b&

55、gt;　　式中 </b></p><p>　　傳遞函數(shù)和分別描述了燃料量擾動和熱空氣溫度擾動對爐膛出口煙氣溫度的動態(tài)特性。</p><p>　　和以上推到相類似，由（3-3-6）和（3-3-7）式消去變量，并考慮到對燃用固體燃料的鍋爐«，經(jīng)拉普拉斯變換、推導整理后，得</p><p><b>　?。?-3-11）</b>&

56、lt;/p><p>　　我們感興趣的不是灰壁層溫度本身，而是傳給水冷壁管的熱流量，考慮到假設（6），即水冷壁管金屬壁溫度≈≈const，根據(jù)（3-3-5）式有</p><p><b>　?。?-3-12）</b></p><p>　　將（3-3-12）代入（3-3-11）式，得</p><p><b>　?。?-3

57、-13）</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　傳遞函數(shù)和分別描述了燃料量擾動和熱空氣溫度擾動對對水冷壁所接受熱量的動態(tài)特性。</p><p>　　現(xiàn)在我們來找出燃料量B與流出爐膛煙氣流量之間的關(guān)系，因爐膛內(nèi)的煙氣流速很高，可以忽略爐膛容積慣性的影響，這時根據(jù)靜態(tài)關(guān)系</p><p

58、><b>　　可以導出</b></p><p><b>　?。?-3-14）</b></p><p>　　實際上是一個靜態(tài)比例系數(shù)。</p><p>　　在以上建立鍋爐爐膛動態(tài)數(shù)學模型過程中，我們假設燃料和空氣量是成比例變化的，即過量空氣系數(shù)=const，從而=const。如果考慮到燃料量和空氣量不成比例變化，或它們

59、單獨發(fā)生變化，則應作為一個變量，也隨之成為一個變量，且二者之間的關(guān)系可用下式表示，即</p><p><b>　?。?-3-15）</b></p><p>　　式中 ——一公斤燃料燃燒產(chǎn)物的理論容積，/kg；</p><p>　　——一公斤燃料所需的理論空氣容積，/kg；</p><p>　　4 鍋爐燃燒室熱量信號模型&

60、lt;/p><p>　　4.1 熱量信號前言</p><p>　　火力發(fā)電廠鍋爐絕大多數(shù)是煤粉爐，為了保護證鍋爐的安全、經(jīng)濟運行，鍋爐的燃燒調(diào)整和自動控制至關(guān)重要。燃燒調(diào)整和自動控制離不開燃料量的測量。如何測量燃料量，目前尚無直接方法。用熱量信號代替燃料量信號是中儲式煤粉爐常見的一種間接測量方法。</p><p>　　4.2機理分析法構(gòu)成熱量信號</p>

61、<p>　　在任意時間內(nèi)，煤粉燃燒流入鍋爐蒸發(fā)受熱面的熱量，蒸汽帶走的熱量和鍋爐沸騰水熱量在動態(tài)時的熱平衡關(guān)系可以用下式表示：</p><p><b>　?。?-2-1）</b></p><p>　　式中 ——蒸汽流量，t/h；</p><p>　　——過熱蒸汽熱焓，kJ/kg；</p><p>　　——給水熱

62、焓，kJ/kg；</p><p>　　——汽鼓內(nèi)沸水熱焓，kJ/kg；</p><p>　　——蒸發(fā)部分的儲水量，kg；</p><p>　　——熱流量，kJ/h；</p><p>　　沸騰水的熱焓是飽和蒸汽壓的函數(shù)，寫成：</p><p><b>　　（4-2-2）</b></p>

63、<p><b>　　則有</b></p><p><b>　?。?-2-3）</b></p><p>　　所以由（3-2-1）式得</p><p><b>　　（4-2-4）</b></p><p><b>　　整理得：</b></p&g

64、t;<p><b>　?。?-2-5）</b></p><p><b>　　令 </b></p><p>　　稱為蓄熱系數(shù)，它表示汽壓每改變一個單位壓力（100kPa）時蒸發(fā)受熱面所吞吐的蒸發(fā)量（t/100kPa）。就是用蒸汽量來表示的吸熱量（kg/h），故（4-2-5）可以寫成下式：</p><p><

65、;b>　?。?-2-7）</b></p><p>　　上式中的稱為“熱量信號”。（4-2-7）式表明在靜壓（液壓和汽流一定）時，蒸汽流量D是燃料發(fā)熱量的準確度量；在存在燃料量擾動的動態(tài)過程中，熱量則有蒸汽流量和一部分儲存在鍋爐內(nèi)部汽水中（體現(xiàn)為汽鼓壓力的變化）的熱量組成[7]。值得說明的是鍋爐蒸發(fā)受熱面環(huán)節(jié)實際是一個雙容對象，上式只是近似的描述。</p><p>　　進一

66、步的分析指出，用蒸汽流量D和壓力變化來組成熱量信號的情況下，必須滿足兩點：1）當燃燒率變化（即內(nèi)擾），隨之成比例變化；2）當用汽量變化（外擾），而不變化。圖4-1曲線說明了這兩種擾動下的變化情況。</p><p>　　圖4-1熱量信號的階躍反映曲線</p><p>　　在圖4-1中為簡明起見，假設內(nèi)擾 和外擾都作階躍變化，由圖4-1(a)可見，進入爐膛的燃料M 如果在時作階躍變化，經(jīng)過D、

67、 的變化，最后得到的變化曲線與M 曲線一致。由圖4-1(b)可見，閥門開度Ud在時作階躍開大，引起流量D變化，此時汽壓變化 正好抵消了D的變化使呈一直線?？梢哉鎸嵈砣剂闲盘?。</p><p>　　4.3 蓄熱系數(shù)的確定</p><p>　　蓄熱系數(shù)可以根據(jù)下列原則求出：當鍋爐燃燒率不變而負荷(汽輪饑對蒸汽量的需求)變化時，雖然蒸汽流量D和汽鼓壓力都發(fā)生變化，但是熱量信號不應變

68、化，即</p><p><b>　?。?-3-1）</b></p><p><b>　?。?-3-2）</b></p><p>　　如果在時間內(nèi)對（4-3-2）進行積分，可得</p><p><b>　　（4-3-3）</b></p><p>　　式中表

69、示時間從內(nèi)汽鼓壓力的變化。其中 表示期間蒸汽流量變化的累計量。故系數(shù)的物理意義是的鍋爐燃燒率不變時汽鼓 壓力每降低100kPa時所釋放出來的蒸汽量。據(jù)此，在實際中可用實驗方法求出之值。保持燃料的燃燒率不變而負荷作任意擾動。記錄其蒸汽流量D和汽鼓壓力的變化曲線。如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2實測D，變化曲線</p><p>　　圖4-2中曲線（a）的陰影部分面積

70、表示 ，曲線（b）中之值即為[]，則，這就方便的測得了的大小，而且這樣得到的必然滿足要求。</p><p>　　4.4 微分信號dPb/dt的實現(xiàn)</p><p>　　汽鼓壓力的變化率 屬于理想微分環(huán)節(jié)，而在自控儀表中所能實現(xiàn)的只是實際微分信號。下面分析實際的熱量信號是如何實現(xiàn)的。由可知，若保持不變，來自汽輪機的負荷擾動使流量D產(chǎn)生一個階躍變化，則由（4-3-1）和（4-3

71、-2）可得：</p><p><b>　　（4-4-1）</b></p><p>　　上式表明蒸汽流量的增加所需要的熱量完全是依靠鍋爐蓄熱的降低來供給的。圖4-3畫出蒸汽流量D外擾下經(jīng)過實際微分環(huán)節(jié)的變化曲線 。</p><p>　　圖4-3實際微分的實現(xiàn)框圖</p><p>　　微分器的增益；微分時間常數(shù)；復函數(shù)變量&

72、lt;/p><p>　　從圖4-3可見，作等速變化時，經(jīng)過實際微分環(huán)節(jié)(a)后變成一條指數(shù)曲線。實際微分環(huán)節(jié)等于理想微分環(huán)節(jié)(b)與慣性環(huán)節(jié)(c)相串聯(lián)。我們期望得到理想微分，而實際微分環(huán)節(jié)做不到這一點，為解決這個矛盾，畫出D、及的曲線如圖4-4。</p><p>　　圖4-4D、、 曲線</p><p>　　從圖4看到，當D作階躍增加△D擾動后(見a) 直線下降

73、(見b)；實際微分得到的曲線為圖c中2所示，理想微分得到曲線如1所示(水平線)。所以理想微分與實際微分之差就是圖c中陰影部分面積。如果引入一負的蒸汽流量微分信號(慣性環(huán)節(jié)出來的)其曲線如圖c中3所示，則曲線2與曲線3相迭加，便得到曲線1所示理想微分曲線。于是得到：</p><p><b>　?。?-4-2）</b></p><p>　　為可調(diào)系數(shù)，當?shù)扔?時，<

74、/p><p><b>　?。?-4-3）</b></p><p>　　上式表明；引入蒸汽流量微分信號后，使蒸汽流量信號和汽鼓壓力信號一樣，多增加一個相同的慣性環(huán)節(jié)，即理想熱量信號與一個慣性環(huán)節(jié)相串聯(lián)。</p><p>　　5 爐膛壓力與燃燒狀態(tài)關(guān)系</p><p>　　5.1 爐膛壓力產(chǎn)生機理</p><

75、p>　　鍋爐燃燒系統(tǒng)是一個受多種因素制約的復雜系統(tǒng)。燃燒過程十分復雜。很細的煤粉以一定的速度噴入爐膛，在氧氣、溫度等條件滿足時煤粉顆粒就會著火并迅速燃燒，在爐膛里發(fā)生劇烈的物理和化學反應，同時放出大量的光和熱。這時爐膛內(nèi)的氣體體積一定會發(fā)生變化，對爐墻壁會產(chǎn)生一定波動的壓力。況且，煤粉顆粒的燃燒也不是一個均勻連續(xù)的過程，這種不均勻?qū)е氯紵拿}動，燃燒的脈動又會引起汽流的波動，進而影響到爐膛的壓力。引起爐膛壓力變化的原因有送引風的原

76、因和燃燒原因2類，而且爐膛內(nèi)出現(xiàn)的局部滅火和局部爆燃，往往會導致很大的爐膛壓力波動。</p><p>　　5.2 爐膛壓力與燃燒的關(guān)系</p><p>　　爐內(nèi)燃燒是一個相當復雜的物理、化學過程，燃燒的強弱程度——燃燒速W是指單位時間內(nèi)燃盡的燃料量。它不但與燃料種類、空氣量、爐膛溫度、爐膛結(jié)構(gòu)等諸多因素有關(guān)，而且與爐膛壓力P有著密切的關(guān)系。</p><p>　　對于

77、鍋爐實際燃燒時W與P的關(guān)系，實驗表明：爐膛壓力與燃燒速度成正比關(guān)系：</p><p>　　意即燃燒時化學反應速度與反應物壓力P的n次方成正比[8]。其中，n≠0且n≠∞。</p><p>　　5.3 鍋爐實際燃燒時W與P的關(guān)系</p><p>　　在一臺DZL6—16p型鍋爐上進行反復實驗，實驗表明：1)當爐膛壓力P= —(2～3)kPa時(即鼓風機停運，引風機運行

78、，入口風門開度80％)，爐膛火焰為暗黃無力，漏入冷風量加大，煙囪冒淡灰色無力煙。2)當爐膛壓力P= —(20～30)Pa時 (此為鍋爐正常運行壓力，鼓風機運行，風門開度70％，引風機運行風門開度80％)，爐內(nèi)呈強烈燃燒狀態(tài)，火焰最高長度達3m，金黃發(fā)亮，煙囪煙色發(fā)白。3)當爐膛壓力 P=0時(鼓、引風機全停，風門全關(guān))，爐內(nèi)為壓火狀態(tài)，這時煤層緩慢自燃，煙囪冒出縷縷青煙。4)當爐膛壓力P=1.4kPa～1.5kPa時(鼓風機運行，門開度

79、70％)，爐膛火焰為橙黃色、有力、長度約2m。</p><p>　　6 鍋爐汽包真實水位的軟測量</p><p>　　6.1 鍋爐汽包水位機理分析</p><p>　　電廠鍋爐是用來生產(chǎn)蒸汽的換熱系統(tǒng)，工藝機理較為明確。給水經(jīng)省煤器加熱后送入汽包，然后從下降管經(jīng)下聯(lián)箱進到上升管（即水冷壁）。在上升管內(nèi)吸收爐壁內(nèi)供給的熱量，此時有部分的水變成飽和蒸汽，所形成的汽水混合

80、物又回到汽包中，汽水混合物在汽包中進行汽水分離。飽和蒸汽將導入過熱器內(nèi)，進一步被加熱成過熱蒸汽，而飽和水再進入下降管重復上述過程。</p><p>　　從物料平衡的觀點出發(fā)，只要汽包進水量W等于汽包出汽量D，就可以保證汽包水位不變。若W大于D，則水位上升，反之，水位下降。因此可基于物料平衡來實現(xiàn)汽包水位的軟測量，即找出汽包進水量W及汽包出汽量D與水位變化量之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)對水位的新測量。將汽包近似看成一個圓筒

81、型，如下圖所示:</p><p>　　圖6-1汽包水位與水面尺寸的關(guān)系模型</p><p>　　6.2 電廠汽包水位軟測量模型的建立</p><p>　　根據(jù)物料平衡的原理，可以寫出下列方程：</p><p><b>　?。?-2-1）</b></p><p>　　式中 W——汽包進水量，t/h；

82、</p><p>　　ρ——汽包壓力為P時的飽和水密度，；</p><p>　　D——汽包出汽量，t/h；</p><p>　　dt——時間微分量，s；</p><p>　　dh——水位微分量，m；</p><p>　　F——汽包內(nèi)當前水位下的水表面面積，；</p><p><b>　

83、?。?-2-2）</b></p><p><b>　?。?-2-3）</b></p><p><b>　　（6-2-4）</b></p><p>　　式中 a——汽包中心線到汽包“0”水位的距離，m；</p><p>　　l——汽包內(nèi)當前水位下的水表面的軸向長，m；</p>

84、<p>　　r——汽包內(nèi)當前水位下的水表面的橫截寬，m；</p><p><b>　　則有</b></p><p><b>　?。?-2-5）</b></p><p>　　對于式（6-2-5）所示的非線性微分方程，可用離散化的方法求解。設離散化步長為，令</p><p><b>

85、;　?。?-2-6）</b></p><p><b>　　則有 </b></p><p><b>　?。?-2-7）</b></p><p>　　假設在t時刻已知W（t）、D（t）、ρ（t）和h(t-)，則在t=i離散時刻就有W（i）、D（i）、ρ（i），那么有</p><p><

86、b>　　（6-2-8）</b></p><p>　　考慮到ρ和P的關(guān)系并設P可以實時測量，則有</p><p><b>　　（6-2-9）</b></p><p>　　再考慮關(guān)系 則得到</p><p><b>　?。?-2-10）</b></

87、p><p>　　上式即為水位h的軟測量計算式。只要先給定初值h（0），則可依次得到h（1）、h（2）、h（3）……，從而實現(xiàn)對汽包水位的實時軟測量[13]。</p><p>　　由此，可得到圖6-2所示的汽包水位軟測量系統(tǒng)。</p><p>　　圖6-2汽包水位軟測量模型的整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　6.3汽包水位軟測量系統(tǒng)的實現(xiàn)</p&

88、gt;<p>　　6.3.1 D的確定</p><p>　　在上述的建模設計中，鍋爐汽包的的出汽量為D，但在實際過程并不存在的測量裝置，已經(jīng)測得了相關(guān)量是汽輪機進汽量。顯然，從鍋爐出來的蒸汽經(jīng)過熱器后才進入汽輪機的過程使得汽輪機進汽量≠D。那么受到了那些因素的影響呢？下面進行具體分析：</p><p><b>　　汽溫調(diào)節(jié)的影響</b></p>

89、;<p>　　過熱器出口的蒸汽溫度，也是鍋爐運行中應嚴格監(jiān)視和控制的重要指標之一。一般規(guī)定它們的數(shù)值與額定值得偏差為±5~10℃。汽溫過高，會直接危及過熱器及汽輪機等設備的安全；汽溫過低，會使循環(huán)熱效率降低。所以，一般都不采用噴水減溫法進行過熱器出口汽溫的調(diào)節(jié)。噴水量一般為鍋爐的額定蒸發(fā)量的3%~5%?？梢娺@個量不容忽視。</p><p>　　兩級噴水減溫系統(tǒng)，噴入的減溫水，吸熱后變成蒸汽

90、進入汽輪機。則有</p><p><b>　　蒸汽帶水的影響</b></p><p>　　蒸汽帶水會導致汽輪機進汽量測量不準。實際蒸汽流量測量時按純凈蒸汽的密度ρ計算的。由于蒸汽帶水，使得流體密度變?yōu)椋笥讦?。根?jù)流量測量表達式可知，實際流量大于測量流量。而對于過熱蒸汽而言，蒸汽帶水只在滿水狀態(tài)下才可能產(chǎn)生，故對于D的確定影響可以忽略。</p><

91、p><b>　　管道流水量</b></p><p>　　無論蒸汽管路保溫絕熱的如何好，熱量總要向外界散失。對于過熱蒸汽管路來說，在散熱后就會降低過熱度。如果是飽和蒸汽管路，由于散熱冷卻的結(jié)果就會造成蒸汽的凝結(jié)。若讓此種蒸汽通過蒸汽機，則水滴將以極高的速度沖擊葉片，它將嚴重損壞汽輪機。而對于過熱器這一管路，正常運行時不應當產(chǎn)生蒸汽的凝結(jié)，也無需進行管道疏水，因此也不必考慮疏水量。<

92、/p><p>　　綜合上述D的確定式可以寫為</p><p><b>　?。?-3-1）</b></p><p>　　6.3.2 W的確定</p><p>　　對于汽包進水量W，在實際過程中也不存在相應的測量裝置。已經(jīng)測得的相關(guān)量是給水量G，而它是在省煤器前、給水泵后測得的，和概念上的汽包進水量W還不能等同。這里主要需要考慮

93、的是汽包的排污量影響。</p><p>　　鍋爐運行時，給水帶入鍋爐的雜質(zhì)，除極少量被飽和蒸汽攜帶外大部分都留在鍋爐水中。隨著運行時間的增長，水不斷蒸發(fā)，濃縮，鍋爐水中的雜質(zhì)就會不斷的增多。當其中含鹽量超過容許數(shù)值時，就會使蒸汽品質(zhì)惡化；還會造成爐管堵塞，危及鍋爐的安全運行。因此，為使鍋爐水的含鹽量和含硅量維持在極限容許的情況下，采取的措施就是在鍋爐運行中經(jīng)常放掉一部分鍋爐水，即稱為鍋爐排污。鍋爐排污方式分為連續(xù)

94、排污和定期排污兩種。</p><p>　　連續(xù)排污是連續(xù)不斷的從汽包中排放濃度最大的鍋爐水。其目的主要是防止鍋爐中的含鹽量和含硅量過高，排除鍋爐水中細微或懸浮的水渣。鍋爐運行，汽包水位下80~100mm的地方鍋爐水含鹽濃度最大，因此，連續(xù)排污通常由此處引出。</p><p>　　定期排污是定期的從鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)的最低點（如水冷壁的下聯(lián)箱出）排放部分鍋爐水。其排污主要為了排除水渣、泥渣、沉淀

95、物和腐蝕產(chǎn)物。定期排污每次排放時間應該短一般不超過0.5~1min，每次定期排污所拍的水量，一般為鍋爐蒸發(fā)量的0.1%~0.5%，定期排污的時間間隔，應由鍋爐水水質(zhì)決定，定期排污最好在鍋爐低負荷時進行，因此鍋爐循環(huán)速度越低，水渣下沉，排放效果越好。顯然，對于汽包水位軟測量系統(tǒng)，必須考慮連續(xù)排污量。而對于定期排污量則因排放周期的不確定性，較難計算在內(nèi)，暫不考慮。</p><p>　　連續(xù)排污量一般根據(jù)鍋爐排污率來控

96、制，即</p><p>　　式中 ——鍋爐排污水量，t/h；</p><p>　　D——鍋爐蒸發(fā)量（即汽包出汽量），t/h；</p><p>　　η——鍋爐排污率，%；</p><p>　　鍋爐的排污率，應該不超過下列數(shù)值：以化學除鹽水或蒸餾水為補給水的蒸汽式電廠1%；以化學軟化水為補給水的蒸汽式電廠2%；以化學除鹽水或蒸餾水為補給水的熱電廠

97、2%；以化學軟化水為補給水的熱電廠5%。</p><p>　　這樣，概念上的汽包進水量W應為</p><p><b>　?。?-3-2）</b></p><p>　　6.3.3 h(0)的確定</p><p>　　由前面的軟測量模型推導可知，所導出的模型實質(zhì)上是一個動態(tài)的水位變化量模型，不是絕對量模型。所以，它自身不能確

98、定h(0)。只有當h(0)用其他的測量方法給定后，h(i)才能得到。此外，可以推斷，若這個模型一旦有系統(tǒng)誤差而不是隨即誤差，則h(i)的計算誤差將隨著時間的增長而增大。如果用其他的較準確的測量方法測得的h(0)能經(jīng)常地更新，那么h(i)的誤差將能得到及時的校正，從而消除累積誤差的影響。</p><p>　　對于傳統(tǒng)的鍋爐汽包水位測量，無外乎用云母水位計、電接點水位計和差壓水位計三種。所以h(0)的確定也可以用傳統(tǒng)

99、三法之一。</p><p>　　6.3.4 汽包水位軟測量系統(tǒng)的實現(xiàn)模型</p><p>　　綜合上述分析，可以給出汽包水位軟測量系統(tǒng)的實現(xiàn)模型[13]：</p><p><b>　　(6-3-3)</b></p><p><b>　　7 結(jié)論</b></p><p>　　現(xiàn)

100、代化的大、中型電廠都運用DCS系統(tǒng)來實現(xiàn)在線信號采集、過程的自動控制和設備安全聯(lián)鎖保護等功能。一旦檢測點信號由于各種因素發(fā)生故障，就會嚴重影響自動控制系統(tǒng)的投入，當影響到設備安全運行時，還將迅速停機來處理，從而對企業(yè)造成較大的經(jīng)濟損失。運用軟測量技術(shù)可以采用有“關(guān)聯(lián)”的檢測點信號，推斷出更為準確的被測信號，并可診斷出可能的故障信號的變化趨勢，來保證生產(chǎn)的經(jīng)濟、正常運行和設備的安全。所以軟測量技術(shù)在電力生產(chǎn)中有極高的應用價值。軟測量通常是

101、在成熟傳感器硬件基礎上，以計算機技術(shù)為核心，通過軟測量模型運算處理來完成的[9]。這類方法具有功能強、通用性好、響應快速、測量準確、工程適用范圍寬、維護方便、性能價格比低等獨特優(yōu)點。在當今的信息化社會中，計算機技術(shù)的高速發(fā)展而興起的“虛擬儀器”和“嵌入式技術(shù)”正在自動檢測儀器儀表界引起一場變革，而“軟測量技術(shù)”把常規(guī)檢測手段與計算機信息處理、科學運算結(jié)合起來，是一種基于過程辨識、工藝規(guī)律、控制機理的間接檢測技術(shù)。利用現(xiàn)有的常規(guī)檢測儀表，

102、結(jié)合自動化、信息技術(shù)，極大地提升了傳統(tǒng)檢測技術(shù)，節(jié)約了成本。事實上，近年來軟測量技術(shù)已經(jīng)在電廠熱工測量中得到了成功的應</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 海青,黃志堯. 軟測量技術(shù)原理及應用[M]．北京:化學工業(yè)出版社，2000.9</p><p>　　[2] 李學高鏜年. 熱工控制對象動力[M]．北京：

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105、,2005,6：（28~29）</p><p>　　[9] 王劍東，王東風，韓 璞. 軟測量技術(shù)及其在電廠熱工過程中的應用[J].電站系統(tǒng)過程，2002，18（5）：49～51</p><p>　　[10] 王立志，翟永杰，于鵬娟，趙 斌. 軟測量技術(shù)在電廠鍋爐監(jiān)視及調(diào)整系統(tǒng)中的應用[J].電站系統(tǒng)過程，2005，21（3）：55～59</p><p>　　[11]

106、 王永中. 軟測量技術(shù)在乙苯精餾中的應用[M].化工自動化及儀表，2008，35（2）：78～80</p><p>　　[12] 周菊華,黃生琪.爐膛壓力與燃燒速度的再研究[J].發(fā)電設備,2004,4</p><p>　　[13] 許晨光，楊 平，邵建清，應啟戛.鍋爐汽包水位軟測量方法初探[J].華東電力,2005，33（8）</p><p>　　[14] 彭

107、鋼.DEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中熱量信號超前性的研究[J].河北電力技術(shù)，2008，27（1）：1～4</p><p>　　[15] 劉文林，文 博.采用模糊自尋優(yōu)控制器的鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制方案設計[J].東北電力技術(shù)，2004（6）：11～19</p><p>　　[16] 陳劍平，馬吉強，盧 煒. 協(xié)調(diào)控制方案探討與應用.方法，2005（6）：49～52</p><p&

108、gt;　　[17] 田 亮，劉鑫屏，趙 征，劉吉臻. 一種新的熱量信號構(gòu)造方法及實驗研究.動力工程，2006，26（4）：500～502</p><p>　　[18] 張芳生，沈 炯. 直接能量平衡法的機理及國內(nèi)研究現(xiàn)狀[J].潔凈煤燃燒與發(fā)電技術(shù)，2003（5）：11～13</p><p><b>　　感謝</b></p><p>　　我的

109、論文是在韋根原老師的悉心指導下完成的，因此在我的論文完成之際，要特別感謝韋老師。我撰寫論文的過程中，無論是在論文的、構(gòu)思和資料的搜集上，還是在論文的研究方法及成文定稿方面，我都得到了韋老師耐心細致的教導和無私的幫助。韋老師淵博的學識，樸實的工作作風，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，寬厚的待人方式，都給我留下了深刻的印象。跟老師的每一次交流，都給我很大的啟迪，總有醍醐灌頂?shù)母杏X。這些使我終生受益，在此表示深深地感謝！</p><p&g

110、t;　　同時還要感謝在我撰寫論文的過程中給過我?guī)椭耐瑢W們!</p><p>　　感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友！</p><p>　　最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位專家表示衷心感謝！</p><p>　　華 北 電 力 大 學</p><p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）附 件</p>&l

111、t;p>　　外 文 文 獻 翻 譯</p><p>　　學 號： 200502030125 姓 名： 王海明 </p><p>　　所在院系： 自動化系 專業(yè)班級： 測控0501班 </p><p>　　指導教師： 韋根原 </p><p>　　原文標題：SOFT-S

112、ENSING MODEL OF OXYGEN CONTENT BASED ON DATA FUSION </p><p>　　2009年 5月20日</p><p>　　基于數(shù)據(jù)融合的煙氣含氧量軟測量模型</p><p>　　劉吉臻，趙 正，曾德亮，陳燕喬</p><p><

113、;b>　　摘要</b></p><p>　　根據(jù)傳統(tǒng)氧量分析儀的高維護費用和壽命低的缺點，我們提出一種以數(shù)據(jù)融合為基礎的煙氣氧含量的軟測量模型。通過機制分析和一些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，建立氧含量和風量的模型?；诙鄠鞲衅鲾?shù)據(jù)融合方法?？梢允馆斎氲臄?shù)據(jù)獲得更可靠和更準確的價值。最后仿真出一個與實際符合的很好的軟測量模型。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 數(shù)據(jù)融合；軟測量模型；氧含量

114、；機制分析；統(tǒng)計的分析</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　正確測量尾煙氧含量對于提高燃燒的經(jīng)濟性很重要。目前，測量煙氣氧含量的氧量分析儀維護費用高，壽命低，而且測量滯后較大，直接影響鍋爐燃燒經(jīng)濟性的提高。過去十年中，軟測量技術(shù)的發(fā)展速度很快。軟測量利用一些較易在線測量的輔助變量，通過在線分析，去估測不可測或者難測的變量法方法。軟測量技術(shù)

115、在工業(yè)中有很好的前景，但目前煙氣氧含量的軟測量方法主要以人工神經(jīng)網(wǎng)絡為基礎，但神經(jīng)網(wǎng)絡的“黑箱”[1-2]結(jié)構(gòu)使其物理意義不明晰。相對于神經(jīng)網(wǎng)絡而言，工藝機理模型從工藝知識領域獲得，結(jié)構(gòu)簡單，因此它們很容易被工程界所接受。然而在工藝機理不是很清楚的情況下，很多復雜的過程并不能建立基本模型。一個最好的辦法就是對現(xiàn)場收集到的試驗數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和規(guī)律，建立基于統(tǒng)計分析的軟測量模型，本文將結(jié)合兩者的優(yōu)點建立氧含量