一种基于实测值预测流场分布的高精度克里格测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测试方法，尤其指一种基于实测值预测流场分布的高精度克里格 测试方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在锅炉流场测试中，如锅炉炉膛及尾部烟道等流场，包括流速、组分浓度、含 尘浓度等测试过程中通常采用网格法。网格法测量的精确度依赖于网格大小，网格越小，测 点越多，精度越高，也就是说应用网格法时为获得较好的测量精确度，测量的网格必须足够 多。其计算量大，为了获得较快的速度，往往需要牺牲精度的要求。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进， 提供一种基于实测值预测流场分布的高精度克里格测试方法，以达到兼顾计算量与精度的 目的。为此，本发明采取以下技术方案。
[0004] -种基于实测值预测流场分布的高精度克里格测试方法，其特征在于包括以下步 骤：
[0005] 1)根据所需测量的锅炉烟道平面，交叉布置所测断面的实测点；
[0006] 2)测量各个实测点的参数值，参数值包括流速、组分浓度、温度、压力中的一个或 多个；
[0007] 3)基于测点位置及实测点的参数测量值，应用克里格方法计算获得预测值；
[0008] 4)根据得到的预测值绘制等值图，在等值图上获取未知区域的预测点的数值；
[0009] 5)根据预测点的数值计算区域值，并反馈输出，其中区域值包括局部平均值、最大 值、最小值中的一个或多个。
[0010] 克里格法从统计意义上说，从变量相关性和变异性出发，在有限区域内对区域化 变化的取值进行无偏、最优估计的一种方法;从插值角度讲对空间分布的数据求线性最优、 无偏内插估计的一种方法。将此法应用于燃煤机组烟道内流场分布研究，可以预估未知区 域点无偏、估计误差最小的分布情况。
[0011] 对于锅炉内部以及尾部烟道的温度、浓度、流速等变量，呈空间分布，属于区域化 变量，其具有双重性。在测量前，这些区域化变量是一个随机函数，具有局部的、随机的、异 常的特征;在测定后是一个确定的空间点函数值，具有一般的或者平均的结构性质，即变量 在测定点与偏离测定点某一位置处的随机量具有某种程度的自相关，具有区域化变量的结 构性特征。基于少量实测值，应用克里格法进行模拟分析，可以预估实测点之外未知区域流 速、污染物浓度分布情况，并且具有较高的精确度。所需的实测点少，计算量小，且精确度 尚，有利于提尚计算速度。
[0012] 作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。 [0013]在步骤3)中，根据公式： 你.
[0014
[0015] 计算任一未知点的克里格预测值；其中为任一未知点的克里格预测值，Z (Xi)为实测点的参数值;h为各属性的权重系数。
[0016] 应用克里格方法计算获得预测值时，采用针对空间依赖的回归方法，通过数据转 换成正交的变异函数模型的线性组合，以实现对原始数据去相关，然后通过线性回归方法 做数据转换，预估实测点之外未知区域流速、污染物浓度分布情况。
[0017]应用克里格方法计算获得预测值时，对于某一区域变量Ζ(χ)，若已知若干点位属 性值Z(xi)(i = l，2,…，η)，则对于研究区域内某一未知点X的值Ζ(χ)由线性回归方程进行 估算：
[0018]
[0019] 其中，Μ为各已知属性的权重系数，m(x)和m(Xl)分别为区域化变量Ζ(χ)和Z( Xl)的 数学期望。
[0020] 对于某一区域变量Ζ(χ)，若已知若干点位属性值Z(Xl)(i = l，2,…，η)，则对于研 究区域内某一未知点X的值Z (X)可由线性回归方程进行估算：
[0021]
⑴
[0022] 其中，Μ为各已知属性的权重系数，m(x)和m(Xl)分别为区域化变量Ζ(χ)和Z( Xl)的 数学期望。线性回归方程是克里格法的理论依据。
[0023] 对于任何一种估计方法，预测值浐(X)和Ζ(χ)的误差f(各>-JT(治是不可避 免的。采用克里格法进行估计时必须满足以下两个限值条件：
[0024] (1)真实值和预测值之间的偏差的期望为0,即估计误差的期望为0:
[0025]
(2)
[0026] (2)真实值和预测值之间的单个偏差尽可能小，即估计误差的方差尽可能小：
[0027]
(3)
[0028]所有克里格法都遵循以上两个基本条件，条件（1)可以确保满足无偏估计，条件 (2)可以确保估计满足最优解的条件。因此克里格法是一种最优无偏的线性估值方法。克里 格法求解过程的主要任务是满足克里格最优估计限值条件，即如何确定样本Z( Xl)的权重 系数Μ，使所得的预测值浐(X)与真实值Z(x)之间的误差方差最小。
[0029]普通克里格法是在局部邻域内，区域化变量Z(x)的数学期望为E[Z(x)]，且Z(x)满 足内蕴假设条件，则对于式（1)，区域化变量Z(Xl)的数学期望m(Xl)可由待估计点位在局部 平稳内的变量Z(x)的数学期望m(x)代替，则由式（1)可得任一未知点预测值浐(X)的估计方 法为：
[0030]
(4)
[0031] 因为局部均值m (x)是未知的，若令'? ~ = ?，则可将未知项m (x)从式(4)中 消除，因此克里格的解为：
[0032]
(5)
[0033]式（5)表明，当区域化变量满足内蕴假设条件是，任一未知点的克里格预测值 可以通过该点位局部平稳区域内η个有效样本值Ζ(Χι)α = 1，2，···，η)的线性组合得 到。
[0034]在步骤2)中采用采用定电位电解法、非分散红外吸收法或紫外荧光法测量实测点 的 〇2、NOX、S〇2 浓度。
[0035] 步骤3)包括以下子步骤：
[0036] A)输入实测点的测量值，生成标准格式文件；
[0037] B)调用生成的标准格式文件1，应用克里格方法网格化数据，并输出网格化后的文 件；
[0038]在步骤4)时，调用网格化后的文件，并绘制等值图。
[0039] 在步骤1)中，根据所需测量的锅炉烟道平面，交叉布置锅炉烟道所测断面的实测 点位置，实测点的位置位于脱硝反应器进出口、除尘器进出口、脱硫进出口和/或锅炉炉膛 内部，实测点位置设浓度传感器、压力传感器、温度传感器以对该位置点的〇 2、繼^502、烟尘 浓度、温度及压力进行检测。位于脱硝反应器进出口、除尘器进出口、脱硫进出口的位置传 感器放置可靠方便。
[0040] 有益效果:本技术方案一方面可以大大降低常规网格法的测试工作量，具有较高 的准确度；另一方面，可以为锅炉尾气处理的相关环保设备的控制系统提供一种高精度的 测量方法，提高了控制精度。且可解决实测点现场原因无法布置的问题，降低工作难度，提 高计算速度。
【附图说明】
[0041] 图1是本发明流程图。
[0042]图2是本发明第一种NOx浓度预测值图。
[0043]图3是本发明第二种NOx浓度预测值图。。
[0044]图4是本发明第三种NOx浓度预测值图。。
【具体实施方式】
[0045]以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
[0046] 如图1所示，本发明包括以下步骤：
[0047] S01交叉布置所测断面的实测点；
[0048] S02采用定电位电解法、非分散红外吸收法或紫外荧光法等方法测量实测点的02、 N0x、S02 浓度；
[0049] S03输入实测点的测量值，生成标准格式文件1;
[0050] S04调用生成的标准格式文件1，应用克里格方法网格化数据，并输出网格化后的 文件2;
[0051]