[发明专利]基于数据驱动的箱板纸机干燥部能量系统运行优化方法

说明书

本发明公开了一种基于数据驱动的箱板纸机干燥部能量系统运行优化方法，包括以下步骤：S1：数据采集和数据预处理；S2：特征变量选择分析；S3：建立纸页干燥过程关键参数预测模型；S4：基于遗传算法建立干燥部能耗优化模型；S5：模型验证。本发明利用机器学习算法结合历史生产数据建立模型，挖掘生产数据之间的关联性，更好的指导实际生产；通过模型优化干燥部工艺参数，平均蒸汽耗从19kg/s左右降至约17kg/s，平均吨纸成本从130元左右降至115元左右，降低了产品成本，提高了企业效益。

技术领域

本发明涉及一种基于数据驱动的箱板纸机干燥部能量系统运行优化方法，通过优化纸机干燥部工艺参数达到节能降耗，提高效益的目的，属于能源管理技术领域。

背景技术

据中国造纸协会调查资料，2019年全国纸及纸板生产企业约2700家，全国纸及纸板生产量10765万吨，较上年增长3.16％。消费量10704万吨，较上年增长2.54％，人均年消费量为75千克(14.0亿人)。

造纸过程的干燥系统是整个造纸工艺中能耗最大的部分，约占整个纸机能耗的30％-60％，因此做好纸机干燥部的节能十分重要；干燥系统的主要作用是蒸发脱除湿纸幅中残留的水分，进一步完成纸页的纤维结合并提高其强度，是一个复杂的传热传质的过程，涉及的物料和能量传递复杂多样，包括蒸汽加热烘缸表面纸页的干燥、气罩通风、废气热量的回收以及烘缸冷凝水的回收和排放。干燥系统工艺参数的调整需考虑众多生产因素，既需要考虑干燥部前工段成形部、压榨部工艺变化的影响，又需保证干燥工段正常生产的前提条件下，满足后续生产的工艺要求；生产中纸页定量、纸机车速、网压部参数等变化影响干燥部的蒸发效率，通过调整各段蒸汽的进出烘缸压力满足蒸发效率，达到气罩良好通风不发生滴漏现象，出干燥部的纸页干度满足工艺要求。因此干燥工艺参数的调整是一个及其复杂的逻辑过程；当前生产工艺参数的设定和调整仅依赖生产总结和经验判断，缺乏技术理论的指导，部分参数设置不合理，存在能耗高的现象。

利用纸机干燥系统的生产数据与机器学习算法结合，首先建立干燥过程关键参数预测模型，再基于遗传算法建立干燥部能耗优化模型，将复杂的干燥过程通过生产数据建立起来，挖掘各参数之间的关联性，指导工艺参数的调整，达到满足工艺要求，节约成本的目的。

发明内容

为解决目前生产工艺调整存在的问题，本发明提供了一种基于数据驱动的箱板纸机干燥部能量系统运行优化方法，解决了生产中工艺参数调整依靠人工经验，缺乏理论技术指导的问题。

本发明采用的技术方案是，一种基于数据驱动的箱板纸机干燥部能量系统运行优化方法，包括以下步骤：

S1：数据采集和数据预处理；

S2：特征变量选择分析；

S3：建立纸页干燥过程关键参数预测模型；

S4：基于遗传算法建立干燥部能耗优化模型；

S5：模型验证。

模型中步骤S1具体步骤如下：

采集纸机干燥部生产数据，分析能耗状况，纸页干燥过程能耗主要是蒸汽和电，评估存在优化空间。运用箱型图法对数据预处理，将特征数据的四分之一分位值定为Q₁，四分之三分位值定为Q₃：

其中，IQR为四分位距，limit_max为异常值上限，limit_min为异常值下限。

步骤S2具体步骤如下：