CN113792255B - 基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法，利用磨煤机运行数据、煤质化验数据、煤粉细度人工化验数据，自动分析得到磨煤机出口煤粉细度及运行参数的函数关系，解决磨煤机出口煤粉细度的测量信息缺少、测量时效性不强的问题，同时适用计算机的自动在线计算模式，也能够适用于事后的恢复离线计算模式采集，也适用于人工手动触发式计算，计算周期支持自由配置，为电厂锅炉运行、磨煤机优化指导提供必要的基础数据支持。

Description

基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法

技术领域

本发明涉及火力发电行业的软测量应用技术领域，特别涉及一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法。

背景技术

煤粉细度是入炉煤一项重要特征，直接影响煤粉进入锅炉燃烧的经济性和燃烧器区域，同时也关系着磨煤机本身的耗电指标大小和运行状态。

但是煤粉细度指标一般由电厂人员从特定位置在特定时间取样化验得到，化验结果代表性有限，化验时效性不强，只能起到事后查验和记录管理作用，对实时运行状态评估和决策指导作用有限。一些煤粉细度在线测量装置能够解决测量时效性问题，但前期的设备改造、测量装置投资，以及后期的装置管理维护及准确性校验都是不可避免的成本。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法，通过结合磨煤机运行特点和历史数据分析建模，能够在线计算当前的入炉煤粉细度，为电厂锅炉运行管理人员提供实时煤粉细度信息，辅助运行指导和决策。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法，包括如下步骤：

步骤1、获取历史时间段的煤质数据、磨煤机出口煤粉细度数据以及磨煤机的运行参数；

步骤2、确定煤粉细度与磨煤机分离器转速的函数表达式；

步骤3、获取步骤1煤粉细度数据对应的煤质数据和磨煤机的运行参数，并形成各历史制粉工况j下的数据集合；

步骤4、根据煤质数据和磨煤机运行参数对步骤3的数据集合进行分组，并将同组数据集合中的磨煤机分离器转速与煤粉细度按照步骤2的函数表达式进行拟合，得到煤质和磨煤机出口一次风量下的煤粉细度表达式；

步骤5、根据煤粉细度表达式和当前磨煤机的运行参数得到磨煤机出口的实时煤粉细度。

优选的，所述煤质数据包括煤质水分、灰分和可磨性指数。

优选的，所述磨煤机的运行参数包括磨煤机出口一次风量V1和磨煤机分离器转速r。

优选的，步骤2中根据磨煤机的工作特性设计曲线，确定煤粉细度与磨煤机分离器转速的函数表达式。

优选的，步骤2中所述函数表达式为二次函数R=ar ²+br+c或指数函数R=ae ^br +c型式；

其中，R是该磨煤机出口的煤粉细度，r是磨煤机的分离器转速，a,b,c为系数。

优选的，步骤3中所述历史制粉工况j对应的数据集合为{t _j1, t _j2, M_j, A_j, HGI_j,V1_j, r _j, R _j,hy}；

其中，t _j1~ t _j2为历史时段的起止时刻，M_j为历史制粉工况j的煤质水分，A_j为灰分，HGI_j为历史制粉工况j的可磨性系数，V1_j为历史制粉工况j的磨煤机出口一次风量，r _j为历史制粉工况j对应的磨煤机分离器转速，R _j,hy为历史制粉工况j化验得到的煤粉细度。

优选的，步骤4中煤粉细度表达式如下：

R _x,V1,i =f _x,V1,i (r _i )

其中，R _x,V1,i 为煤质x在第i个磨煤机出口一次风量V1时的煤粉细度，r _i 为第i个磨煤机的分离器转速。

优选的，步骤5中得到实时煤粉细度的方法如下：

根据当前磨煤机内的煤质参数，获取与其相同的煤质x的煤粉细度表达式组，再匹配与当前磨煤机出口一次风量V1相同的煤粉细度表达式，代入磨煤机的分离器当前转速，得到当前煤粉细度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开了一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法，首先采集电厂磨煤机运行数据、煤质化验数据和磨煤机出口煤粉细度历史化验数据；然后根据磨煤机设备资料或现场实际运行效果，确定磨煤机煤粉细度与磨煤机分离器转速的函数表达式；之后，根据电厂磨煤机出口煤粉细度的历史化验结果，建立对应历史时刻下磨煤机内的煤质数据、磨煤机运行参数和煤粉细度人工化验结果的数据集合；根据煤质和磨煤机出口一次风量对所有数据集合进行分组，每组内拟合得到煤粉细度与磨煤机分离器转速的函数表达式；最后根据实时的磨煤机煤质和磨煤机出口一次风量，匹配对应分组得到的函数表达式，根据分离器转速计算得到煤粉细度。本方法能有效利用磨煤机运行数据、煤质化验数据和煤粉细度人工化验数据，通过程序自动采集和大数据分析，实时获取磨煤机出口的煤粉细度结果，为电厂锅炉运行、磨煤机优化指导提供必要的基础数据支持。

附图说明

图1为本发明计算煤粉细度的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参阅图1，一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法，包括如下步骤：

步骤1、获取历史时间的煤质数据，以及磨煤机出口煤粉细度数据。

煤质数据包括煤质水分、煤质灰分和煤质可磨性指数。

煤粉细度历史数据为电厂定时化验的磨煤机出口煤粉细度历史数据结果，即煤粉细度化验值。

具体的，基于电厂厂级监控信息系统或燃料管理系统，获取入厂各批次的煤质水分M ₁、灰分A ₁和可磨性指数HGI₁，或者入炉煤的水分M ₂、灰分A ₂和可磨性指数HGI₂，同时采集每日各班值的煤粉细度化验数据。

步骤2、采集并存储单元机组各磨煤机i的运行参数。包括磨煤机出口一次风量V1、磨煤机分离器转速r _i。

基于电厂厂级监控信息系统或DCS系统，实时采集并存储磨煤机的主要运行参数，包括磨煤机出口一次风量V1、磨煤机分离器转速r。

步骤3、根据磨煤机的工作特性设计曲线，确定煤粉细度与磨煤机分离器转速的函数表达式；

根据给定的设计曲线，拟合建立煤粉细度R=f(r)函数表达式，建议用二次函数R=ar ²+br+c或指数函数R=ae ^br +c形式。

其中，R是该磨煤机出口的煤粉细度，r是磨煤机的分离器转速。a,b,c是待定系数。

一般厂家提供的工作曲线只有针对设计煤种和特定磨煤机出力情况，因此从给定的设计曲线拟合得到的系数不适用现场实际情况。

步骤4、根据步骤1得到的煤粉细度数据，得到煤粉细度数据对应的煤质数据，以及磨煤机的运行数据，并形成各历史制粉工况j下的数据集合。

具体的，根据人工取样化验得到的煤粉细度数据R _hy，统计历史化验时刻下磨煤机内的煤质数据（包括煤质水分M，灰分A，可磨性系数HGI）、磨煤机出口一次风量V1和磨煤机分离器转速r的历史数据，形成各历史制粉工况j下的数据集合：{t _j1, t _j2, M_j, A_j, HGI_j,V1_,j, r _j, R _j,hy}。

t _j1~ t _j2为历史时段的起止时刻，M_j为历史制粉工况j的煤质水分，A_j为历史制粉工况j的灰分，HGI_j为历史制粉工况j的可磨性系数，V1_j为历史制粉工况j的磨煤机出口一次风量，r _j为历史制粉工况j对应的磨煤机分离器转速，R _j,hy为历史制粉工况j化验得到的煤粉细度。

步骤5、根据入炉煤质和磨煤机出口一次风量对步骤4的数据集合进行分组，并将同组数据集合中的磨煤机分离器转速r _j与煤粉细度化验值R _j,hy，按照步骤3的函数表达式进行拟合，得到煤质x和磨煤机出口一次风量V ₁下的第i个磨煤机的煤粉细度表达式：R _x,V1,i =f _x,V1,i (r _i )。

针对同样煤质x和同样磨煤机出口一次风量V1下的数据集合，将磨煤机分离器转速与煤粉细度化验值，按照步骤3的函数表达式进行拟合，通过满足条件的多个历史工况j对应的r _j和R _j,hy，拟合确定系数a,b,c。

本方法中煤质是否相同的依据是煤质水分、灰分、可磨性系数相同或相近，各参数的相对误差不超过5%。

这样就能得到煤质x和一次风量V1下的磨煤机i的煤粉细度R _x,V1,i 的表达式：R _x,V1,i =f _x,V1,i (r _i )，通过对历史运行数据的长期积累，逐步形成不同煤质和不同一次风量下磨煤机i的煤粉细度关于磨煤机分离器转速的表达式。

步骤6、根据煤粉细度表达式和当前的运行参数计算得到磨煤机i出口的实时煤粉细度。

首先根据当前磨煤机i内的煤质参数找到与其相同或相近的煤质x的煤粉细度表达式组，再匹配与当前磨煤机i出口一次风量V1相同或相近的煤粉细度表达式R _x,V1,i =f _x,V1,i (r _i )，代入磨煤机i的分离器当前转速r _i，即可计算得到当前煤粉细度R _i。

和现有技术相比，本发明具备如下优点：

本发明方法能够提供一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法，能够适用计算机的自动在线计算模式，适用于事后的恢复离线计算模式采集，也适用于人工手动触发式计算；计算周期支持自由配置。

本发明方法能够有效结合电厂运行历史数据和燃料化验的离线数据，自动分析得到磨煤机出口煤粉细度及运行参数的函数关系，解决磨煤机出口煤粉细度的测量信息缺少、测量时效性不强的问题。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、获取历史时间段的煤质数据、磨煤机出口煤粉细度数据以及磨煤机的运行参数；

步骤2、根据磨煤机的工作特性设计曲线，确定煤粉细度与磨煤机分离器转速的函数表达式；

步骤3、获取步骤1煤粉细度数据对应的煤质数据和磨煤机的运行参数，并形成各历史制粉工况j下的数据集合；

步骤4、根据入炉煤质和磨煤机出口一次风量对步骤3的数据集合进行分组，并将同组数据集合中的磨煤机分离器转速与煤粉细度按照步骤2的函数表达式进行拟合，得到煤质和磨煤机出口一次风量下的煤粉细度表达式；

步骤5、根据煤粉细度表达式和当前磨煤机的运行参数得到磨煤机出口的实时煤粉细度，具体如下：

根据当前磨煤机内的煤质参数，获取与其相同的煤质x的煤粉细度表达式组，再匹配与当前磨煤机出口一次风量V1相同的煤粉细度表达式，代入磨煤机的分离器当前转速，得到当前煤粉细度。

2.根据权利要求1所述的一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法，其特征在于，所述煤质数据包括煤质水分、灰分和可磨性指数。

3.根据权利要求2所述的一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法，其特征在于，所述磨煤机的运行参数包括磨煤机出口一次风量V1和磨煤机分离器转速r。

4.根据权利要求1所述的一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法，其特征在于，步骤2中所述函数表达式为二次函数R=ar ²+br+c或指数函数R=ae ^br +c型式；

其中，R为磨煤机出口的煤粉细度，r为磨煤机的分离器转速，a,b,c为系数。

5.根据权利要求1所述的一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法，其特征在于，步骤3中所述历史制粉工况j对应的数据集合为{t _j1, t _j2, M_j, A_j, HGI_j, V1_j,r _j, R _j,hy}；

其中，t _j1~ t _j2为历史时段的起止时刻，M_j为历史制粉工况j的煤质水分，A_j为灰分，HGI_j为历史制粉工况j的可磨性系数，V1_j为历史制粉工况j的磨煤机出口一次风量，r _j为历史制粉工况j对应的磨煤机分离器转速，R _j,hy为历史制粉工况j化验得到的煤粉细度。

6.根据权利要求5所述的一种基于电厂大数据在线计算磨煤机出口煤粉细度的方法，其特征在于，步骤4中煤粉细度表达式如下：

R _x,V1,i =f _x,V1,i (r _i )

其中，R _x,V1,i 为煤质x在第i个磨煤机出口一次风量V1时的煤粉细度，r _i 为第i个磨煤机的分离器转速。

Images