專利名稱：一種提高鍋爐煙氣含氧量測量精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體含量在線測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高鍋爐煙氣含氧量測量精度的方法。
背景技術(shù)：
為提高鍋爐燃燒效率，減少不完全燃燒熱損失，實際送入爐內(nèi)的空氣量要比理論空氣量大些，實際空氣量與理論空氣量之比，稱為過量空氣系數(shù)。上海鍋爐廠推薦固態(tài)排渣煤粉爐的爐膛出口過?？諝庀禂?shù)無煙煤1. 20 1. 25，煙煤1. 15 1. 20，燃油爐1. 08 1.12。由于無煙煤比煙煤燃燒困難，因此爐膛出口過?？諝庀禂?shù)選取要大一些；由于燃油燃燒比燃煤容易、劇烈，因此爐膛出口過?？諝庀禂?shù)選取要低一些。對爐膛出口過?？諝庀禂?shù)控制如此嚴(yán)格，其原因是煙氣中氧量輕微變化，就會使鍋爐效率變化很大。鍋爐效率每變化1%，影響發(fā)電煤耗4.02g/kWh。因此煙氣中的含氧量過大或過小，對鍋爐安全和經(jīng)濟(jì)影響很大。另外，空氣過剩系數(shù)愈大，則排煙熱損失也愈大。如能設(shè)法檢測和控制排煙溫度和空氣過剩系數(shù)，則可明顯提高鍋爐運行效率，進(jìn)而大大節(jié)省一次能源。由于直接測量過?？諝庀禂?shù)還很困難，所以只能采用間接的測量方法。因為煙氣中氧氣含量與過?？諝庀禂?shù)有確定的函數(shù)關(guān)系，所以實踐中通常用連續(xù)測量煙氣中氧氣含量的方法來求解過?？諝庀禂?shù)，以判斷燃燒狀況，控制進(jìn)入爐膛的空氣量，從而維持最佳風(fēng)煤比，達(dá)到優(yōu)化燃燒的目的。然而，火電廠的實際應(yīng)用表明，由于氧化鋯氧量傳感器受自身品質(zhì)、環(huán)境噪聲等因素的影響，各個傳感器所獲得的信息值往往不盡相同，利用傳統(tǒng)的算術(shù)平均值方法很難實現(xiàn)對煙氣中含量氧的準(zhǔn)確的測量，因此，將多傳感器信息融合技術(shù)引入到火電廠煙氣含氧量的在線檢測，將各個傳感器的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合，可以得到更加精確、可靠地測量結(jié)果。多傳感器信息融合是指利用計算機(jī)技術(shù)將來自多傳感器或多源的信息和數(shù)據(jù)，在一定準(zhǔn)則下加以自動分析、綜合以完成所需要的決策和估計而進(jìn)行的信息處理過程，以便得到更為準(zhǔn)確可信的結(jié)論。根據(jù)多傳感器的觀測結(jié)果可形成一個N維的觀測向量，其中每一維代表目標(biāo)的一個獨立特征。如果已知被觀測的目標(biāo)有m個類型及每個類目標(biāo)的特征，則可以將實測特征向量與已知類型的特征進(jìn)行比較，而確定目標(biāo)的類別。而目標(biāo)的特征既有空間上的，也可能有時間上的，所以研究目標(biāo)識別的時空融合模型和結(jié)構(gòu)很有必要。在實際應(yīng)用中，為獲得目標(biāo)的準(zhǔn)確狀態(tài)，也往往需要同時考慮數(shù)據(jù)融合的時間性和空間性。

發(fā)明內(nèi)容
針對背景技術(shù)中提到的傳統(tǒng)的算術(shù)平均值方法在煙氣中含量氧的測量的準(zhǔn)確性和可靠性方面存在的問題，本發(fā)明提出了一種提高鍋爐煙氣含氧量測量精度的方法。一種提高鍋爐煙氣含氧量測量精度的方法，其特征在于，所述方法包括步驟1:建立煙氣含氧量測量系統(tǒng)的時、空融合模型；步驟2 :根據(jù)數(shù)據(jù)一致性檢驗原則，對由氧化鋯氧量計采樣得到的氧量信號進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理；步驟3 由卡爾曼濾波融合算法實現(xiàn)氧量信號的空間和時間上的融合；步驟4 :由融合后所得的氧量信號計算鍋爐燃燒效率和排煙損失。所述建立煙氣含氧量測量系統(tǒng)的時、空融合模型具體過程是將21支氧化鋯氧量計(S1, S2, , S21)分別安裝在I臺空氣預(yù)熱器兩側(cè)的煙氣入口處，并將21個氧化鋯氧量分成A (S1, S2,…，S1)和B(S1+1，S1+2,…，S21)兩組；由氧化鋯氧量計連續(xù)采集氧量信號，采樣時間為ls，測量周期為I分鐘。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理方法具體步驟包括步驟201 :將21個傳感器測得的氧量數(shù)據(jù)由小到大排列S’ i，S’ 2，. . .，S’ 21 ；步驟202 分別計算中位數(shù)SM=(Si，+S，1+1)/2 ;上四分位數(shù)Sup= (S1 ' +!+S^ +2+…+S' 2!-!) / (1-1);下四分位數(shù)下限2+S3/ + …+S1' )/(1-1)；四分位數(shù)的尚散度為ds=Sup-Sd_ ;步驟203 :判斷不等式 S1-S^ds 是否成立，Si G (S1, S2, -,S21I ;若 S1-S^ds,則 Si為有效數(shù)據(jù)；否則Si為無效數(shù)據(jù)，將其刪除。所述卡爾曼濾波時空融合方法具體步驟包括步驟301 :對經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理后的氧量數(shù)據(jù)，利用卡爾曼濾波融合算法對第k個測量周期內(nèi)的A、B兩組氧量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間融合；其融合公式為
權(quán)利要求
1.一種提高鍋爐煙氣含氧量測量精度的方法，其特征在于，所述方法包括 步驟1:建立煙氣含氧量測量系統(tǒng)的時、空融合模型； 步驟2 :根據(jù)數(shù)據(jù)一致性檢驗原則，對由氧化鋯氧量計采樣得到的氧量信號進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理； 步驟3 :由卡爾曼濾波融合算法實現(xiàn)氧量信號的空間和時間上的融合； 步驟4 :由融合后所得的氧量信號計算鍋爐燃燒效率和排煙損失。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鍋爐煙氣含氧量測量精度的方法，其特征在于，所述建立煙氣含氧量測量系統(tǒng)的時、空融合模型具體過程是將21支氧化鋯氧量計(S1, S2,. . , S21)分別安裝在I臺空氣預(yù)熱器兩側(cè)的煙氣入口處，并將21個氧化鋯氧量分成A (S1, S2, - ,S1)和B(S1+1，S1+2，- ,S21)兩組；由氧化鋯氧量計連續(xù)采集氧量信號，采樣時間為ls，測量周期為I分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鍋爐煙氣含氧量測量精度的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理方法具體步驟包括 步驟201 :將21個傳感器測得的氧量數(shù)據(jù)由小到大排列S’ p S’ 2，...，S’ 21 ； 步驟202 :分別計算中位數(shù)SM=(S/ +S1' +1)/2 ;上四分位數(shù)Sup= (S1' +1+SX / +2+…+S' I1V(1-1);下四分位數(shù)下限Sd_= (S' 2+S3' +…+S1' )/(1-1);四分位數(shù)的離散度為ds_Sup_Sdown ； 步驟203 :判斷不等式S1-S^ds是否成立，Si G (S1, S2, -,S21I ;若S1-S^ds,則Si為有效數(shù)據(jù)；否則Si為無效數(shù)據(jù)，將其刪除。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鍋爐煙氣含氧量測量精度的方法，其特征在于，所述卡爾曼濾波時空融合方法具體步驟包括 步驟301 :對經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理后的氧量數(shù)據(jù)，利用卡爾曼濾波融合算法對第k個測量周期內(nèi)的A、B兩組氧量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間融合；其融合公式為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鍋爐煙氣含氧量測量精度的方法，其特征在于，所述鍋爐燃燒效率和排煙損失的計算公式為 鍋爐燃燒效率
全文摘要
本發(fā)明公開了氣體含量在線測量技術(shù)領(lǐng)域的一種提高鍋爐煙氣含氧量測量精度的方法。其技術(shù)方案是，首先建立煙氣含氧量測量系統(tǒng)的時、空融合模型；其次根據(jù)數(shù)據(jù)一致性檢驗原則，對由氧化鋯氧量計采樣得到的氧量信號進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理；接著由卡爾曼濾波融合算法實現(xiàn)氧量信號的空間和時間上的融合；最后由融合后所得的氧量信號計算鍋爐燃燒效率和排煙損失。本發(fā)明有益效果是，將數(shù)據(jù)融合技術(shù)用于火電廠煙氣含氧量在線測量，具有計算簡便，可以反映氧量傳感器在空間或時間上的冗余或互補的信息，獲得比有限個傳感器的算術(shù)平均值更準(zhǔn)確的測量結(jié)果，具有較高的可靠性，能夠準(zhǔn)確地反映機(jī)組的運行狀況。
文檔編號G01N27/00GK103018279SQ201210491020
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者韓曉娟, 程成, 陳躍燕, 孔令達(dá) 申請人:華北電力大學(xué)