[发明专利]一种结合验证模型的磨煤机仿真模型动态参数整定方法

摘要

本发明公开了一种结合验证模型的磨煤机仿真模型动态参数整定方法，该方法依据中速磨煤机运行过程中遵循的守恒定律，建立了磨煤机的仿真模型；为了提高仿真模型动态精度，增加模型动态参数修正系数λ，依据验证模型和仿真模型差距调整系数λ，使仿真模型动态特性更接近于实际机组；该方法结合遗传算法和闭环状态下得到的现场数据，辨识得到真实磨煤机出口温度特性的传递函数形式，并以其作为仿真模型可靠性的验证模型，结合验证模型和仿真模型在同一阶跃输入下出口风粉混合物温度响应的动态误差，对仿真模型动态参数修正系数进行寻优，有效弥补了仿真模型建立过程中的一些简化引起的动态误差，加快了仿真系统开发效率。

主权项

1.一种结合验证模型的磨煤机仿真模型动态参数整定方法，其特征在于：(1)根据中速磨煤机工作过程中存在的物质交换和能量交换，建立磨煤机仿真模型，在建模时以出口参数作为集总参数，同时做出如下假设：1)煤粉与气体混合均匀；2)磨煤机磨制煤粉和一次风输送煤粉的过程是分开进行；3)忽略磨煤机漏风与密封风的影响；依据磨煤机运行过程中遵循的工质质量守恒方程、能量守恒方程、动量守恒方程以及磨煤机出力经验公式，建立磨煤机仿真模型；为了修正仿真模型的动态过程特性，提出初始值为1的仿真模型动态参数修正系数λ的概念，修正位置为仿真模型能量守恒方程的分子上，具体形式为：式中：λ代表仿真模型动态参数修正系数；M_j、M分别是磨煤机内换热有效金属质量和磨煤机内存煤量，单位为kg；c_j、c_m分别代表磨煤机内换热有效金属比热容和磨煤机内存煤比热容，单位为kJ/(kg·℃)；c_mi、c_mo、c_hi、c_ho分别代表磨煤机进口给煤比热容、出口煤粉比热容、进口一次风比热容、出口一次风比热容，单位为kJ/(kg·℃)；F_hi、F_ho、B_i、B_o分别代表磨煤机进口混合一次风量、出口混合一次风量、进口给煤量和磨煤机出力，单位为kg/s；t_mi、t_hi、t_o分别代表磨煤机进口煤温、进口一次风温和出口风粉温度，单位为℃；Q_f、Q_c、Q_z分别代表磨煤机研磨过程产生的热量、磨煤机向外部环境的散热量以及固体水分蒸发吸热量，单位为kJ/s；将磨煤机均分为两段式建模，每段都采用上述仿真模型，下段进口温度为上段出口温度；(2)采集多组磨煤机出力处于小范围波动下的机组历史运行数据；选取的输入信号为磨煤机入口混合一次风量、磨煤机入口混合一次风温、磨煤机瞬时给煤量反馈，选取的输出信号为磨煤机出口风粉混合物温度；对采集到的符合辨识条件的数据进行数据预处理，具体包括数据滤波、零均值化处理、剔除粗大值；(3)选取二阶结构的传递函数形式，利用遗传算法对(2)中的历史数据进行传递函数参数辨识，得到各传递函数参数K、T的最优解，并把辨识得到的传递函数模型作为仿真模型可靠性的验证模型；(4)对(1)和(3)得到的仿真模型和验证模型，进行同样的输入阶跃扰动，包括一次风量阶跃扰动、一次风温阶跃扰动、给煤量阶跃扰动，采集两个模型的出口风粉混合物温度数据并建立响应曲线，数据采集时间从扰动发生时开始，在响应曲线达到新的稳态时截止；依据两个模型输出数据建立均方误差函数；(5)利用遗传算法对动态参数修正系数λ进行寻优，适应度函数与均方误差函数有关；利用最优动态参数修正系数λ调整仿真模型，使仿真模型最大程度的逼近验证模型；(6)选取多个不同磨煤机出力小范围波动的现场数据组，采用步骤(3)到步骤(5)的方法对动态参数修正系数λ寻优，得到不同出力范围内的λ值；依据插值法建立磨煤机出力与动态参数修正系数λ的函数关系，得到随磨煤机出力变化的动态参数修正系数λ；(7)将(6)中得到的随磨煤机出力变化的动态参数修正系数λ代入磨煤机仿真模型中，得到结合现场运行数据的中速磨煤机动态参数优化后仿真模型。