基于参数优化支持向量机的煤泥输送管道压力预测 .pdf
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1、煤炭工程 2 0 1 3年 第 1 2期 d o i : 1 01 1 7 9 9 c e 2 01 3 1 2 03 9 基于参数优 化支持 向量机 的 煤泥输送管道压 力预测 杨 学存 ,侯媛彬 ,洪卫林 ,王鑫 照 ( 1 西安科技大学 电气与控制工程学院,陕西 西安7 1 0 0 5 4 ; 2 黄陵煤矸石热电有限公司,陕西 黄陵7 2 7 3 0 7 ) 摘要:针对煤矸石热电厂煤泥输送管道堵塞问题,通过对实际现场的分析,确定煤泥输送 系 统浓料泵主缸压力预测是进行管道堵塞预测的必要前提,提 出了基于网格法的支持 向量机( G S V M) 的浓料泵主缸压力预测模型,将网格搜索法用于支
2、持向量机的参数优化。仿真结果表明 ,该 G S V M 预测模型参数寻优时间为6 5 5 s ,预测模型稳定,且相对误差在3 以内,能满足 实际工程要求。与 基于遗传算法的支持向量机( G AS V M) 预测模型相比较,G S V M预测模型在寻优时间和搜索稳定 性方面优 于 G AS V M预测模型,能够应用于煤泥输送系统实时压力预测 系统。 关键词 :煤泥输送管道 ;堵塞;参数优化 ;支持 向量机 ;网格搜 索法 中图分类号 :T M6 1 4 文献标识码 :A 文章编号:1 6 7 1 0 9 5 9 ( 2 0 1 3 ) 1 2 0 1 1 2 - 0 4 Pr e s s ur
3、e Pr e di c t i o n o f S l i me Tr a ns po r t a t i o n Pi pe l i ne Ba s e d o n Pa r a me t e r Opt i mi z e d S up po r t Ve c t o r M a c hi n e YANG Xuec unI,HOU Yua nbi n , HONG W e il i n , WANG Xi nz h a o ( 1 S c h o o l o f E l e c t ri c a n d C o n t r o l E n g i n e e ri n g ,X i h n
4、 U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,X i a n 7 1 0 0 5 4,C h i n a ; 2 Hu a n g l i n g C o a l R e j e c t s F ir e d T h e r ma l a n d E l e c t ri c P o w e r C o m p a n y L i m i t e d ,H u a n g l i n g 7 2 7 3 0 7 ,C h i n a ) A b s t r a c t :A c c o r d i n g t
5、 o t h e b l o c k a g e p r o b l e m s o f t h e s l i m e t r a n s p o r t a t i o n p i p e l i n e a p p l i e d i n t h e c o a l r e j e c t s f i r e d t h e r m a l a n d e l e c t r i c p o we r p l a n t ,wi t h t h e a c t u a l s i t e a n a l y s i s ,t h e p a p e r d e fi n e d t h
6、a t t h e p r e s s u r e p r e d i c t i o n o f t h e ma s t e r c y l i n d e r i n t he t hi c k ma t e r i a l pu mp o f t h e s l i me t r a n s po rta t i o n s y s t e m wo ul d be t he ne c e s s a r y p r e mi s e t o p r e d i c t t h e pi pe l i n e b l o c k a g e T h e p a p e r p r o
7、v i d e d t h e p r e s s u r e p r e d i c t i o n mo d e l o f t h e ma s t e r c y l i n d e r i n t h e t h i c k ma t e ri a l p u mp o f t h e s u p p o r t v e c t o r ma c h i n e b a s e d o n t h e g r i d me t h o d a n d t h e g r i d s e a r c h me t h o d wa s a p p l i e d t o t h e p
8、 a r a me t e r o p t i mi z a t i o n o f t h e s u p p o rt v e c t o r ma c h i n e Th e s i mul a t i o n r e s u l t s s h o we d t ha t t h e pa r a me t e r s e a r c h o pt i mi z e d t i me o f t h e s up p o rt v e c t o r ma c h i n e p r e d i c t i o n mo d e l w a s 6 5 5 s Th e p r e
9、d i c t i o n mo d e l w a s s t a b l e a n d t h e r e l a t i v e e r r o r w a s w i t h i n 3 a n d c o u l d me e t t h e a c t u a l e n g i n e e ri n g r e q u i r e me n t s I n c o mp a r i s o n wi t h t h e p r e d i c t i o n mo d e l o f t h e s u p p o rt v e c t o r ma c h i n e b a
10、 s e d o n t h e g e n e t i c a l g o r i t h m , t h e G S VM p r e d i c t i o n mo d e l w o u l d b e b e t t e r t h a n t h e GA S VM p r e d i c t i o n mo d e l i n t h e o p t i mi z a t i o n t i me s e a r c h a n d t h e s t a b i l i t y s e a r c h a n d c o u l d b e a p p l i e d t
11、o t h e r e a l t i me p r e s s u r e p r e d i c t i o n s y s t e m o f t h e s l i me t r a n s p o rta t i o n s ys t e m Ke ywo r ds: s l i me t r a ns p o r t a t i o n p i pe l i ne;bl o c k a g e; p a r a me t e r o pt i mi z a t i o n; s u pp o r t v e c t o r ma c h i n e 煤泥是选煤 厂 的副 产品 ,是
12、一 种高 浓度 、高 粘度的 粘 稠物料。我国煤炭行业现年产煤泥 已超过 7 0 0 0万 t 。作为 煤炭废料,煤泥被很多洗煤厂就近堆放,遇水流失,遇风 飞扬,对环境造成极大的污染。将煤泥作为燃料在循环流 化床锅炉内掺烧,既能充分利用低质能源 ,又能处理煤泥, 防止污染,对煤矿企业有很好的经济效益和社会效益。 煤泥采用湿 法 输送 技术 通过 铺设 管 道进 行 煤 泥输 送 , 可解决煤泥输送 过程 中造成 的二次 污染 。北 京 中矿 机 电 _ 程技术研究所研制的 M N S煤泥管道输送系统解决了由于煤 泥 自身特性造成 的难于远 距离输 送 的问题 。该 系统具有 输送压力高、输送流
13、量大、输送距离远、输送量无级调节、 远程控制、无污染 和管路 布置灵 活等优 点。其输送 距离 最 收稿 日期 :2 0 1 3 0 21 9 基金项目:陕西省 自然科学基金资助项目( 2 0 0 9 J M8 0 0 2 ) ;陕西省教育厅专项资助项 目( 0 9 J K 7 1 2 ) 作者简介:杨学存( 1 9 7 9一) ,女,河南平顶山人,讲师,在读博士,主要从事故障诊断方面的研究工作。 1 1 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m2 0 1 3年第 1 2期 煤炭工程 远可达到 1 0 0 0 m,输送高度可达到 2 0 0 m。煤泥输送系统将 煤泥以
14、高压的方式泵入输送管道和多功能给料器而进入到 锅炉内燃烧。但是煤泥颗粒细、黏度大、持水性强,管路 中进 入大块 杂物时 ,在 管道 输送 过程 中经常 会 出现管道 煤 泥堵塞。如果堵塞程度较轻,可以通过高压冲水或者反泵 法来疏通,但是如果堵塞严重 ,则通常需要将堵塞点对应 管道用 电锯锯开 ,然后疏 通管 道 ,最后 再用 电焊将 锯开 位 置焊上。这样不仅损坏管道,降低生产效率 ,而且会影响 循环流化床锅炉的正常与安全运行,甚至影响电厂的稳定 运 行。 目前,国内外对煤泥输送管道堵塞预测的研究较少。 大多数 的研 究集 中在 对煤 泥 的利用 、输 送系 统和煤 泥输 送 管 道压 力分布
15、的研究。美国的 Y a n g等则 以匹兹堡的某个 选 煤厂为实验 基地 ,进 行 了煤泥 的脱 水研 究 J 。N i k i t i n , I N , 4 认为煤泥在 洁净 电厂的有效 利用是必要 的,其技 术 集中在大粒煤泥开发,并提出了电厂应用方案。杭州电子 科技大学自动化研究所的江爱朋博士等 以煤泥输送流变 特性 、煤 泥发热 量特性 以及 流化床 锅炉燃 烧发 电热 力过 程 为基础 ,建立了煤泥湿法管道输送以及锅炉热利用模型, 通过非线性优化计算得到了电厂煤泥输送最佳含水量。赵 学 义 ,陈洁等 通 过煤泥 的 系统测 试 ,确 定 了煤 泥的 流 变类 型,得 出了煤泥 的流
16、变 方程 ,对 管道 输送 特性也 进行 了研究,为煤泥管道输送设备的优化设计提供了基本参数。 吴淼等 考虑泵送阻力损失是剪切应力和摩擦阻力共同作 用的结果 ,建立了沿管线压力分布的数学模型。 综上所述 ,如果 能在 管道发生严重堵 塞之前发 现问题 , 采用反泵法或者高压冲水方法提前排除故障,这将避免煤 泥输送停机时间过长,减少管道的损坏 ,并且也能节省堵 塞处理 时间,对 锅炉安 全稳 定运 行具有 重要 意义 。所 以进 行煤泥输送管道堵塞预测研究 ,是十分必要的。 l 煤泥输送系统压力分析 本课题 以黄 陵煤 矸石 热 电厂 的煤 泥输 送车 间为实 验平 台。其煤泥输送系统采用的是北
17、京中矿环保科技股份有限 公 司的 MN S煤 泥 管道 输 送 系统 。系统 包 括煤 泥 成 浆、存 储 、搅拌 、输送 、给料等环节 。系统 工艺流 程如 图 1所 示 。 外部给料设备 煤泥撮合机 上料螺旋 浓料泵 H 预测螺旋H搅拌缓冲仓 煤泥输送管道 H多功能给料器 H循环流化床锅炉 图 1 煤 泥输送系统工艺流程图 将煤泥经过撮合、搅拌、过滤后,使煤泥的含水量达 到 3 0 左右,杂物颗粒基本在 5 0 m m以下。然后煤泥经过 预压螺旋具有一定的预压力后 ,再经过浓料泵使煤泥具有 较高的压力,被泵入到输送管道内,煤泥沿着输送管道移 动 ,最终进入 锅炉 的给 料入 口。浓料 泵
18、型号 为 N B $ 2 0 1 8 , 泵送流量为 2 0 m h ,出口压力为 1 8 MP a 。 在正常使用过程 中,如果突然出现煤泥输送系统正常 工作,但在出料端 口没有物料输 出时,应首先判断发生堵 管事故,具体表现为系统压力较大。堵塞点位置管道压力 明显增大,堵塞点后管道压力明显减小。所以本课题将煤 泥输送管道压力作 为故 障预测 和判断 的依 据。但是 由于 系 统压力较大,正常工作时在71 1 MP a 之间,所以如果在管 道中安装压力传感器或流量传感器,这些传感器很容易损 坏,所以在煤泥输送车间并没有安装压力传感器和流量传 感器,这样就对堵塞的预测带来了一定的难度。 本课题
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- 关 键 词:
- 基于 参数 优化 支持 向量 输送 管道 压力 预测
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