在煤矿循环流化床锅炉仿真中RBF神经网络的应用
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燃 烧 室 模 型 最 为 复 杂 。燃 烧 室 既 有 化 学 反 应 、 气
的研究 目前 尚还 不 够 完 善 ， 这 给 循 环 流化 床 锅 炉 数 学模 型尤 其 是 实 时 动 态 数 学模 型 的 建 立 带 来 了 很 大 的困难 ， 并 且 机 理 建 模 所 形 成 的高 阶 、 多 变 量 微 分方 程不 易 求 解 ， 因此 需 要 寻 求 合 适 的 、 可 在 线 修
正 的黑 箱模 型 。
固两 相 流 动等 变 化 ， 又有燃烧 、 破 碎 及 其 他 原 因 造 成 的颗 粒 尺 寸 减 小 等 过 程 ， 因此 具 有 固 体 颗 粒 循
环特性 、 气 固两 相流动 特性等 特殊 特性 。循环 流
Ｒ Ｂ Ｆ神 经 网 络 在 辨 识 方 面 已有 广 泛 的 实 际 应 用 ｊ ， 且 Ｒ Ｂ Ｆ网络 具 备 在 线 校 正 网 络 的 能 力 ， 故 本 文采用 Ｒ Ｂ Ｆ网络对 Ｃ Ｆ Ｂ锅炉 进行建 模 试验 ， 并应 用 于某煤 矿 ７ ５ ｔ ／ ｈ循 环 流化 床 锅 炉 仿 真 系 统 。 现 抽 取 循环 流化 床 锅 炉 燃 烧 的影 响 因素 作 为 Ｒ Ｂ Ｆ神 经 网络 的 输 入 、 输 出， 利 用 广 西 电 力 职 业 技 术 学 院
（ １ ）
２ ３ ６ ４
科
学
技
术
与 工
程
１ ３卷
式（ １ ） 中ｄ Ｍｂ Ｉ ｄ ｔ 表 示 循 环 流 化 床 床 料 的动 态 质量 变化 ， ｌ 表示 给煤 量 仅在 密 相 区 内 计算 ，
Ｍ ｌ 表示来 自 上一个区域 的床料 ， 。 表示循环 量， Ｍ Ｉ 表示进入下一个 区域 的床料 ， ， Ｍ 。 、
教授 。研究方 向： 计算 机仿 真技术 与 发 电厂控制 设计 。Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ｈ ｎ ．
ｙ ａ ｎ ｆ ａ ｎ ｇ ＠ｓ ｉ ｎ ａ ． ｃ ｏ ｌ ｌ ｒ ｌ 。
ＦＧ
ｌ ｄ ｅ ｎ ＋ 叻 ｌ ＋ ｃ ｃ— Ｍ ｖ ｖ ｌ ｔ 。
一
１ ｃ Ｄ ，一Ｏ Ｌ ２
⑥
２ ０ １ ３ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
动 力技 术
在煤矿循环 流化床锅炉仿真 中 Ｒ Ｂ Ｆ 神 经 网络 的 应 用
产 玄
（ 广西 电力 职业技术学 院， 南宁 ５ ３ ０ ０ ０ ４）
摘
要
为 了解决煤矿 循环 流化床锅炉燃 烧实时动态数学模型 的高 阶、 多变量微分方程不易求解等 问题 ， 提 出利用 Ｒ Ｂ Ｆ神经
网络实现该模 型的参数 辨识 ， 并提 出利用小 生境克 隆选择 算 法提高 Ｒ Ｂ Ｆ网络学 习算法 的收敛性。通过 Ｓ Ｎ Ｃ Ｃ循环流 化床 仿
真 系统 的数字仿真验证， 算法具有 良好 的收敛 性和逼 近效 果， 并避免 了传统模 型的复杂微分 方程 求解 过程 。 关键 词 Ｒ Ｂ Ｆ神经网络 循环流化床 锅炉建模 文献标志码 Ａ 中图法 分类号 Ｔ Ｋ ２ ２ ９ ． ６ ６ Ｔ Ｐ １ ８ ；
第１ ３卷
第 ９期
２ ０ １ ３年 ３月
科
学
技
Hale Waihona Puke 术与工程
Ｖｏ Ｌ １ ３ Ｎ ｏ ． ９ Ｍａ ｒ ．２ ０１ ３
１ ６ ７ １ —１ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — ２ ３ ６ ３ — ０ ４
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｍｒ 分别 表示该 区域 内煤 碳 以及 挥 发份 燃烧 所 产
生 的 固体 消耗 。
１ ． ２ 动态 能量 守恒方 程
ｄ ｔ＝∑ （ Ｑ 。 ＋ Ｑ 打＋ Ｑ 。 ） ＋∑（ Ｑ 。 ＋ Ｑ ＋
国 内外对循 环 流化 床锅 炉 （ Ｃ Ｆ Ｂ） 的理论 研究 已 有 多年 的历 史 ， 研究 者 建 立 了各 式各 样 的循 环 流 化 床锅 炉数 学 模 型 Ｌ 】 Ｊ ， 其 中 以小 室 燃 烧 模 型 应 用 最
Ｓ Ｎ Ｃ Ｃ循环 流 化床仿 真 系 统产 生 实 验数 据 并 利用 仿 真系统 验证 模 型的逼 近效 果 。
２ ０ １ ２年 １ １ 月 ５日收到 新世 纪广 西高等教育教学改革工程
化床锅 炉系 统具 有 多参 数 、 强 耦 合、 非 线性 等 特 点， 而Ｒ Ｂ Ｆ神 经 网络 非 常 实 用 于此 类 系 统 的参 数
辨识 。
循 环 流 化床 燃 烧 室模 型 一 般 采 用 分 段 集 总参 数法 ， 即沿 高 度 将 燃 烧 室 划 分 密 相 区 、 稀相 区 、 气
一
Ｃ Ｆ Ｂ锅 炉燃 烧 室模 型 参 数 辨 识 所 需 的输 入 输 出 的 重 要 原则 。 １ ． １ 动态质 量守 恒 方程
ｄ Ｍ
—
体化建设项 目（ Ｇ Ｘ Ｔ Ｓ Ｚ Ｙ １ ２ ３ ） 、 中央财政支持高等 职业学校专业建设发展项 目 资助
作者简介 ： 严
方， 男， 汉族 ， 湖南岳 阳人 ， 工学硕 士 ， 博士研 究生 ， 副
固分离区 ， 为 了建模 简便 ， 可 以假设各小 室内的过 程 参 数是 均匀 的 。每 个 小 室 必 须 遵 循 物 料 的 动 态
质 量 守恒 和 动 态 能 量 守 恒 两 个 方 程 ， 这 也 是 抽 取
立项项 目（ ２ ０ １ ０ Ｊ Ｇ Ｚ ０ ８ ２ ） 、 广西 高等学校特色专业及课程
广泛。由于循 环流化床 的燃 烧、 流动 、 传热 等机理
与常 规煤 粉锅 炉有 较 大 的 区别 ， 并 且对 于这 些 机 理
１ 循环 流化床锅 炉的系统参数辨识模型
循 环 流 化 床 锅 炉 系 统 通 常 由燃 烧 室 、 循 环 分 离器 、 返料 器 、 受 热 面以及其 它辅助 装置组 成 ， 以
的研究 目前 尚还 不 够 完 善 ， 这 给 循 环 流化 床 锅 炉 数 学模 型尤 其 是 实 时 动 态 数 学模 型 的 建 立 带 来 了 很 大 的困难 ， 并 且 机 理 建 模 所 形 成 的高 阶 、 多 变 量 微 分方 程不 易 求 解 ， 因此 需 要 寻 求 合 适 的 、 可 在 线 修
正 的黑 箱模 型 。
固两 相 流 动等 变 化 ， 又有燃烧 、 破 碎 及 其 他 原 因 造 成 的颗 粒 尺 寸 减 小 等 过 程 ， 因此 具 有 固 体 颗 粒 循
环特性 、 气 固两 相流动 特性等 特殊 特性 。循环 流
Ｒ Ｂ Ｆ神 经 网 络 在 辨 识 方 面 已有 广 泛 的 实 际 应 用 ｊ ， 且 Ｒ Ｂ Ｆ网络 具 备 在 线 校 正 网 络 的 能 力 ， 故 本 文采用 Ｒ Ｂ Ｆ网络对 Ｃ Ｆ Ｂ锅炉 进行建 模 试验 ， 并应 用 于某煤 矿 ７ ５ ｔ ／ ｈ循 环 流化 床 锅 炉 仿 真 系 统 。 现 抽 取 循环 流化 床 锅 炉 燃 烧 的影 响 因素 作 为 Ｒ Ｂ Ｆ神 经 网络 的 输 入 、 输 出， 利 用 广 西 电 力 职 业 技 术 学 院
（ １ ）
２ ３ ６ ４
科
学
技
术
与 工
程
１ ３卷
式（ １ ） 中ｄ Ｍｂ Ｉ ｄ ｔ 表 示 循 环 流 化 床 床 料 的动 态 质量 变化 ， ｌ 表示 给煤 量 仅在 密 相 区 内 计算 ，
Ｍ ｌ 表示来 自 上一个区域 的床料 ， 。 表示循环 量， Ｍ Ｉ 表示进入下一个 区域 的床料 ， ， Ｍ 。 、
教授 。研究方 向： 计算 机仿 真技术 与 发 电厂控制 设计 。Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ｈ ｎ ．
ｙ ａ ｎ ｆ ａ ｎ ｇ ＠ｓ ｉ ｎ ａ ． ｃ ｏ ｌ ｌ ｒ ｌ 。
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１ ｃ Ｄ ，一Ｏ Ｌ ２
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２ ０ １ ３ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
动 力技 术
在煤矿循环 流化床锅炉仿真 中 Ｒ Ｂ Ｆ 神 经 网络 的 应 用
产 玄
（ 广西 电力 职业技术学 院， 南宁 ５ ３ ０ ０ ０ ４）
摘
要
为 了解决煤矿 循环 流化床锅炉燃 烧实时动态数学模型 的高 阶、 多变量微分方程不易求解等 问题 ， 提 出利用 Ｒ Ｂ Ｆ神经
网络实现该模 型的参数 辨识 ， 并提 出利用小 生境克 隆选择 算 法提高 Ｒ Ｂ Ｆ网络学 习算法 的收敛性。通过 Ｓ Ｎ Ｃ Ｃ循环流 化床 仿
真 系统 的数字仿真验证， 算法具有 良好 的收敛 性和逼 近效 果， 并避免 了传统模 型的复杂微分 方程 求解 过程 。 关键 词 Ｒ Ｂ Ｆ神经网络 循环流化床 锅炉建模 文献标志码 Ａ 中图法 分类号 Ｔ Ｋ ２ ２ ９ ． ６ ６ Ｔ Ｐ １ ８ ；
第１ ３卷
第 ９期
２ ０ １ ３年 ３月
科
学
技
Hale Waihona Puke 术与工程
Ｖｏ Ｌ １ ３ Ｎ ｏ ． ９ Ｍａ ｒ ．２ ０１ ３
１ ６ ７ １ —１ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — ２ ３ ６ ３ — ０ ４
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｍｒ 分别 表示该 区域 内煤 碳 以及 挥 发份 燃烧 所 产
生 的 固体 消耗 。
１ ． ２ 动态 能量 守恒方 程
ｄ ｔ＝∑ （ Ｑ 。 ＋ Ｑ 打＋ Ｑ 。 ） ＋∑（ Ｑ 。 ＋ Ｑ ＋
国 内外对循 环 流化 床锅 炉 （ Ｃ Ｆ Ｂ） 的理论 研究 已 有 多年 的历 史 ， 研究 者 建 立 了各 式各 样 的循 环 流 化 床锅 炉数 学 模 型 Ｌ 】 Ｊ ， 其 中 以小 室 燃 烧 模 型 应 用 最
Ｓ Ｎ Ｃ Ｃ循环 流 化床仿 真 系 统产 生 实 验数 据 并 利用 仿 真系统 验证 模 型的逼 近效 果 。
２ ０ １ ２年 １ １ 月 ５日收到 新世 纪广 西高等教育教学改革工程
化床锅 炉系 统具 有 多参 数 、 强 耦 合、 非 线性 等 特 点， 而Ｒ Ｂ Ｆ神 经 网络 非 常 实 用 于此 类 系 统 的参 数
辨识 。
循 环 流 化床 燃 烧 室模 型 一 般 采 用 分 段 集 总参 数法 ， 即沿 高 度 将 燃 烧 室 划 分 密 相 区 、 稀相 区 、 气
一
Ｃ Ｆ Ｂ锅 炉燃 烧 室模 型 参 数 辨 识 所 需 的输 入 输 出 的 重 要 原则 。 １ ． １ 动态质 量守 恒 方程
ｄ Ｍ
—
体化建设项 目（ Ｇ Ｘ Ｔ Ｓ Ｚ Ｙ １ ２ ３ ） 、 中央财政支持高等 职业学校专业建设发展项 目 资助
作者简介 ： 严
方， 男， 汉族 ， 湖南岳 阳人 ， 工学硕 士 ， 博士研 究生 ， 副
固分离区 ， 为 了建模 简便 ， 可 以假设各小 室内的过 程 参 数是 均匀 的 。每 个 小 室 必 须 遵 循 物 料 的 动 态
质 量 守恒 和 动 态 能 量 守 恒 两 个 方 程 ， 这 也 是 抽 取
立项项 目（ ２ ０ １ ０ Ｊ Ｇ Ｚ ０ ８ ２ ） 、 广西 高等学校特色专业及课程
广泛。由于循 环流化床 的燃 烧、 流动 、 传热 等机理
与常 规煤 粉锅 炉有 较 大 的 区别 ， 并 且对 于这 些 机 理
１ 循环 流化床锅 炉的系统参数辨识模型
循 环 流 化 床 锅 炉 系 统 通 常 由燃 烧 室 、 循 环 分 离器 、 返料 器 、 受 热 面以及其 它辅助 装置组 成 ， 以