一种母管并联的多锅炉优化节能方法与流程

1.本发明涉及锅炉的优化节能领域，具体涉及一种母管并联的多锅炉优化节能方法。


背景技术：

2.工业锅炉在工业生产的能耗中一直占据着较大的比重。随着工业化进程的飞速发展，为满足不断扩大的生产需求，工业上需要锅炉系统为生产提供更多的热能。因此，更多的能源将会被消耗，而节能减排也成为了各个企业的一大重要目标。
3.在现有的母管并联的多锅炉系统中，多台锅炉的出气口会汇集到总管。然而，锅炉间蒸汽量的分配并没有很有效的管理方式。企业往往会制定年度、季度或者月度的能耗计划目标，该目标的制定既考虑到锅炉系统的结构特点、运行条件以及以往的能耗水平，也考虑到对能耗管理提升的目标、设备系统的技术改革等因素。
4.现有技术的能耗完成情况的分析，通常是通过在能耗控制目标所规定的时间段内，通过统计该时间段已经累计产生的平均能耗数据，分析该能耗水平与能耗控制目标的差距。
5.如果能对不同锅炉在不同蒸汽分配模式下的能耗进行提前预测，并及时进行合理的负载调度，则可在一定程度上降低多锅炉系统的能耗水平，降低成本。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种母管并联的多锅炉优化节能方法，实现对锅炉系统节能的目的。
7.为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种母管并联的多锅炉优化节能方法，其特征在于包括如下步骤：
8.步骤1获取锅炉系统的历史数据：
9.s1-1、获取锅炉系统的总体煤耗系数e、锅炉主管的负载l，室外温度ot，各个锅炉的负载流量分配比p、煤耗oe、锅炉出口蒸汽流量c；
10.s1-2、使用plc获取按照时间间隔t将第s1-1步骤中获取的数据收集汇总；
11.s1-3、数据存储模块将数据以时间戳为主键存储在数据库中；
12.步骤2、数据预处理模块对步骤1获取的历史数据进行预处理，历史数据的特征向量v，对多台锅炉能耗特征向量v进行归一化处理；
13.步骤3、将多台锅炉能耗特征向量v输入能耗模型训练模块，计算得到锅炉系统总体能耗的预测模型；
14.步骤4、通过遗传算法模型改变各台锅炉的负载分配比p搜索得到使得锅炉系统总体煤耗系数e最低的负载分配比。
15.更进一步的技术方案是步骤s1所述时间间隔t不小于10分钟。
16.更进一步的技术方案是所述步骤s2的具体过程如下，
17.s2-1、剔除历史数据中锅炉开启和关闭当天的数据，避免可能产生的波动对于后续建模产生不利影响；
18.s2-2、使用平均值代替历史数据中的异常值数据，并用平均值填充空值数据；
19.s2-3、根据锅炉系统的总体煤耗系数e的分布直方图，进行数据变换以使得锅炉系统的总体煤耗系数e的分布符合正态分布；
20.s2-4、对于上述处理好的历史数据进行归一化处理，并将处理好的历史数据存储在数据库中。
21.更进一步的技术方案是所述步骤s3的具体过程如下，
22.s3-1、从数据库中读取全部的锅炉特征向量v；
23.s3-2、将锅炉能耗特征向量v输入能耗模型训练模块中的支持向量回归算法，算法回归模型为：
24.e
t
＝f(p
1,t
,p
2,t
,...p
n,t
,p
1,t-t
,p
2,t-t
,...p
n,t-t
,l
t
,l
t-t
,oe
t
,oe
t-t
,c
t
,c
t-t
,ot
t
,ot
t-t
)
25.其中，e
t
为t时锅炉煤耗系数，p
1,t
为t时刻编号为1的锅炉的负载流量分配比例，p
1,t-t
为t-t时刻编号为1的锅炉的负载流量分配比例，p
2,t
为t时刻编号为2的锅炉的负载流量分配比例，p
2,t-t
为t-t时刻编号为2的锅炉的负载流量分配比例，p
n,t
为t时刻编号为n的锅炉的负载流量分配比例，p
n,t-t
为t-t时刻编号为n的锅炉的负载流量分配比例，l
t
为t时刻的锅炉总管的负载，l
t-t
为t-t时刻的锅炉总管的负载，oe
t
为t时刻的锅炉的煤耗，oe
t-t
为t-t时刻的锅炉的煤耗，c
t
为t时刻锅炉的流量，c
t-1
为t-1时刻锅炉的流量，ot
t
为t时刻的室外温度，ot
t-t
为t-t时刻的室外温度，t为时间间隔，n为锅炉系统中设备的个数；
26.s3-3、支持向量回归算法结果保存为模型文件。
27.更进一步的技术方案是所述步骤s4的具体过程如下，
28.s4-1、从数据库中读取全部的锅炉特征向量v；
29.s4-2、改变负载流量分配比p的取值，将新的数据放入到步骤3得到的模型中，得到新的煤耗系数，并存放在系统内存中；
30.s4-3、对比不同负载流量分配比p得出的煤耗系数值，将最低煤耗系数对应的负载流量分配比p存储在数据库中。
附图说明
31.图1为本发明中母管并联的多锅炉优化节能方法的流程图。
32.图2为本发明中母管并联的多锅炉优化节能的优化能耗曲线与实际能耗曲线。
具体实施方式
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.实施例1
35.如图1所示，锅炉系统中母管并联的优化节能方法，具体实施步骤为：
36.s1-1、获取锅炉系统的总体煤耗系数e、锅炉主管的负载l，室外温度ot，各个锅炉
的负载流量分配比p、煤耗oe、锅炉出口蒸汽流量c；
37.s1-2、使用plc获取按照时间间隔t将第s1-1步骤中获取的数据收集汇总；
38.s1-3、数据存储模块将数据以时间戳为主键存储在数据库中；
39.s2：数据预处理模块对步骤1获取的历史数据进行预处理，历史数据的特征向量v，对多台锅炉能耗特征向量v进行归一化处理，具体步骤为：
40.s2-1、剔除历史数据中锅炉开启和关闭当天的数据，避免可能产生的波动对于后续建模产生不利影响；
41.s2-2、使用平均值代替历史数据中的异常值数据，并用平均值填充空值数据；
42.s2-3、根据锅炉系统的总体煤耗系数e的分布直方图，进行数据变换以使得锅炉系统的总体煤耗系数e的分布符合正态分布；
43.s2-4、对于上述处理好的历史数据进行归一化处理，并将处理好的历史数据存储在数据库中。
44.s3：将多台锅炉能耗特征向量v输入能耗模型训练模块，计算得到锅炉系统总体能耗的预测模型，具体步骤为：
45.s3-1、从数据库中读取全部的锅炉特征向量v；
46.s3-2、将锅炉能耗特征向量v输入能耗模型训练模块中的支持向量回归算法，算法回归模型为：
47.e
t
＝f(p
1,t
,p
2,t
,...p
n,t
,p
1,t-t
,p
2,t-t
,...p
n,t-t
,l
t
,l
t-t
,oe
t
,oe
t-t
,c
t
,c
t-t
,ot
t
,ot
t-t
)
48.其中，e
t
为t时锅炉煤耗系数，p
1,t
为t时刻编号为1的锅炉的负载流量分配比例，p
1,t-t
为t-t时刻编号为1的锅炉的负载流量分配比例，p
2,t
为t时刻编号为2的锅炉的负载流量分配比例，p
2,t-t
为t-t时刻编号为2的锅炉的负载流量分配比例，p
n,t
为t时刻编号为n的锅炉的负载流量分配比例，p
n,t-t
为t-t时刻编号为n的锅炉的负载流量分配比例，l
t
为t时刻的锅炉总管的负载，l
t-t
为t-t时刻的锅炉总管的负载，oe
t
为t时刻的锅炉的煤耗，oe
t-t
为t-t时刻的锅炉的煤耗，c
t
为t时刻锅炉的流量，c
t-1
为t-1时刻锅炉的流量，ot
t
为t时刻的室外温度，ot
t-t
为t-t时刻的室外温度，t为时间间隔，n为锅炉系统中设备的个数；
49.s3-3、支持向量回归算法结果保存为模型文件。
50.s4：通过优化模型改变各台锅炉的负载流量分配比p搜索得到使得锅炉系统总体煤耗系数e最低的负载分配比，具体步骤为：
51.s4-1、从数据库中读取全部的锅炉特征向量v；
52.s4-2、改变负载流量分配比p的取值，将新的数据放入到步骤3得到的模型中，得到新的煤耗系数，并存放在系统内存中；
53.s4-3、对比不同负载流量分配比p得出的煤耗系数值，将最低煤耗系数对应的负载流量分配比p存储在数据库中。
54.图2为某化工公司的锅炉系统，此系统的锅炉系统包括3台燃煤锅炉。按照以上实施过程得到的训练和预测曲线，图中横坐标为测试次数，纵坐标为能耗值。从图中可以看出，在进行的100次测试中，预测模型所预测的能耗曲线与实际能耗曲线高度重合。
55.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变
化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。