基于组合时域特征提取和Stacking集成学习的燃煤锅炉NO_(x)排放浓度预测

为提高火电厂锅炉出口NO_(x)排放浓度的预测精度,提出一种考虑组合时域特征的Stacking集成学习模型。首先,为挖掘数据深层信息,采用时序分析、完全自适应噪声集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise analysis,CEEMDAN)和统计学计算数据标准差、偏度等特征的方法进行组合时域特征提取以构建重构数据;其次,考虑到重构数据中存在的冗余变量对模型的精度有所影响,利用遗传算法(genetic algorithm,GA)对重构数据进行特征降维;最后,为充分发挥各个模型的优势以提高模型的预测精度,构建以极限学习机(extreme learning machines,ELM)、深度神经网络(deep neural networks,DNN)、多层感知器(multilayer perceptron,MLP)、极限梯度提升算法(extreme gradient boosting,XGBoost)为基模型和以回声状态网络(echo state network,ESN)为元模型的Stacking集成学习NOx排放浓度预测模型。实验结果表明:该预测模型在不同数据集下都有着不错的预测效果,预测误差均小于2%,能够对锅炉NOx排放浓度实现精准预测。

虚拟电厂运行策略及DG分布式控制研究

【目的】虚拟电厂通常由分布式发电(distributed generator,DG)单元组成,当系统缺少电网支撑时,需要合理的综合运行策略和准确的控制方法保证虚拟电厂平稳运行。【方法】首先,针对虚拟电网发电问题提出了一种基于功率差余值的运行策略。然后,针对系统中DG的发电控制问题设计了一种有限时间分布式控制器。将电压和频率的幅值在有限时间内调整到标称值,并实现了有功功率在各DG单元间的分配。与传统的集中式控制策略不同,所建立的控制方法基于分布式结构,只需要相邻DG单元之间通过稀疏通信网络进行信息交换。【结果】通过仿真实验验证了该控制方法的可行性,以及对模型参数不确定性和负载变化的鲁棒性。【结论】与以往研究相比,所提出的运行策略对系统工况进行了更为详细地划分,有效提高了系统的稳定性和安全性。

电导率法评定阻垢剂性能的影响因素分析

利用基于手工电导法的自制智能检测仪器,通过检测结果的影响因素分析和实验条件优选,给出实验室测量条件:0.100 mol/L Na2CO3、0.012 6 mol/L CaCl2、溶液温度恒定在选定温度±0.25℃和测定池的清洗工序。在给定实验条件下,对PBTC、HEDP、ATMP等阻垢剂进行的评定结果表明:该方法具有比较理想的稳定性、重复性,能更好满足水处理剂生产企业和众多行业用户对药剂阻垢性能评定的需求。

一种智能型阻垢剂性能快速评定装置

针对我国目前指导水处理剂阻垢性能评定的化工行业标准HG/T2160-1991——鼓泡法及其评定设备的不足,基于国外上世纪末提出的电导滴定法,研制了一种一体化智能型阻垢剂性能的快速评定装置。该装置基于微机技术应用平台,实现了水处理剂阻垢性能评定的全程自动化:建立了滴定过程中电导率——滴定液容积变化曲线突降点位置的预测算法和相应软件,奠定了阻垢效果的智能评定基础;研制了数据采样间隔自动跟踪、匹配蠕动泵转速的自动滴定装置,提高了滴定分辨率和拐点位置确定精度;自制了高灵敏度、高精密度的半导体温度传感器及其测点位置调节部件,消除了滴定过程中温度对检测评定的干扰;定量确定了测定池系统表面积垢对检测评定的影响,拟定了相应清洗程序。与现有各评定方法和设备相比,本仪器的精准度高、重复性好、评定快捷、操作简便、容重小、能耗小,能更好满足水处理剂生产企业和众多行业用户对水处理剂阻垢性能评定的需求,有望成为鼓泡法评定设备的换代产品。

循环冷却水处理在线监控评价设备的开发

开发了一种新型循环冷却水处理在线监控评价设备,用于水处理对策在线评价、优化与核心水质参数在线监控。该装置以电厂凝汽器循环冷却水的实际流态、水质、金属材质、换热强度为基础,对换热器污垢热阻、腐蚀速率及核心水质参数(p H、ORP、浓缩倍率)进行在线实时监测,以此为依据,对水处理剂加药浓度在线评价,并实时调整。设计了监控系统硬件,包括:污垢热阻检测器、腐蚀速率检测器、自动加药装置、水质参数分析仪表和工控机等,利用Delphi7.0编制了系统软件,可完成监控参数设置、实时显示、在线控制、历史数据查询、报表打印等。该装置应用于山东兖矿集团兴隆庄电厂1号机组,实验结果表明:该装置可实时评价水处理加药方案,有效地抑制污垢热阻生长,减轻换热器腐蚀,瞬时污垢热阻<1.5×10-4 m2·K·W-1,腐蚀速率<0.005mm·a-1,循环冷却水浓缩倍率由2倍提高到4倍,优化了水处理方案,提高了电厂经济效益。

基于图像处理的水质中氨氮含量的检测研究

为了准确、快速分析水质氨氮的浓度，在纳氏试剂分光光度法的基础上，提出根据图像颜色特征值测量氨氯的方法，并开发了基于图像技术的氨氮测量装置。该装置利用高精度彩色摄像头替代人类视觉或分光光度计，通过LabVIEW自动采集有色溶液的图像，采用无影稳压光源为背景光源，提高了测量的精确度。以该装置为研究平台，根据有色物质溶液浓度与其图像颜色值成正比的原理并通过大量实验，完成了背景光源、颜色特征值和光程长的优选并确定线性范围，给出了图像法测量氨氮浓度的最优分析条件——无影稳压光源、颜色特征值G、光程长30mm、线性范围0．4～4．Omg／L。

基于透光率检测的阻垢剂性能评定方法研究

针对目前用于评定阻垢剂性能的鼓泡法、电导率法等的不足,基于碳酸钠滴定氯化钙过程中溶液透光率的检测,提出了利用检测曲线拐点对应的滴定液体积来评定阻垢剂性能方法。研制了一体化透光率智能检测装置,编制了测试分析软件。通过检测结果的影响因素分析和实验条件优选,给出实验室测量条件:620nm单色光、1.4g·L-1Na2CO3、1.4g·L-1CaCl2、溶液温度恒定和测定池的清洗工序。在给定实验条件下,对PBTC、HEDP、ATMP等阻垢剂进行的评定结果表明:该方法具有比较理想的稳定性、重复性,能更好满足水处理剂生产企业和众多行业用户对药剂阻垢性能评定的需求。

不锈钢换热器中典型微生物结垢特性研究

从电厂循环冷却塔塔底粘泥分离纯化出了与微生物污垢形成有关的铁细菌、硫酸盐还原菌和粘液形成菌。利用污垢热阻动态模拟装置,在恒定工况下(入口水温30℃,流速0.4 m.s-1),研究了上述三种细菌在不锈钢管换热器中微生物污垢形成的特性,并对在线监测的污垢热阻及形成机理进行了分析,结果表明:粘液形成菌在不锈钢换热器中生物污垢诱导期为56 h,铁细菌为25 h,硫酸盐还原菌为22 h,其中对传热影响最大的为铁细菌,其次为硫酸盐还原菌。

新型循环冷却水自动加药控制装置的研制

为抑制水冷凝汽器结垢，基于某电厂1。机组的实际工况，研制新型循环冷却水自动加药控制装置，以模拟换热器为监控对象，对循环冷却水系统的污垢热阻和关键水质参数（pH值、ORP值和浓缩倍率）进行在线实时监测，以测量值作为反馈参数，实时调整缓蚀阻垢剂、浓硫酸和杀菌灭藻剂的投加量，补充水量并控制排污量。给出自动加药控制装置的硬件和监控软件设计方案。实际投运结果表明：在控制循环冷却水水质稳定的前提下，该装置将污垢热阻控制在1．0×10%-4m^2·K／W以下，循环冷却水浓缩倍率控制在8．0—4．5。

入口温度对换热器污垢热阻的影响及其修正

为提高污垢热阻测量精度,在分析污垢热阻温差监测法的基础上,研究了循环冷却水入口温度对换热器污垢热阻的影响。通过对污垢热阻测量模型参数进行推算,利用最小二乘法原理对污垢热阻数据进行处理,确定了在线测量污垢热阻的修正方法。修正前污垢热阻数据表明了循环冷却水入口温度与换热器污垢热阻之间呈反比例的关系。针对无垢和有垢两种情况,分别对污垢热阻测量模型进行了修正,结果表明:对于某电厂现场数据和实验室数据,修正效果均使污垢热阻测量值更加准确,证明了修正公式的可靠性。

烟风换热实验监测系统的研制

为了解决烟气余热利用换热器低温露点腐蚀问题,降低火力发电厂排烟温度,研制了烟风换热实验监测系统.监测系统以工控机为上位机,以MCGS组态软件为软件开发平台,通过采集模块采集系统各测点数据送入上位机.试验测试结果表明,系统能够模拟火力发电厂不同工况下换热器使用环境,完成换热器性能测试、研究.该系统为火力发电厂中换热器的设计、开发和研究提供了平台,提升了换热器的开发速度和设计精度,有助于火力发电厂实际环境下换热器的性能研究.

基于电化学技术检测微生物吸附

为研究微生物在固体表面吸附的过程,探索微生物黏膜的形成机理,采用电化学交流阻抗法对铜电极表面黏液形成菌吸附形成的生物黏膜进行表征,实验结果表明:由实验数据拟合出的等效电路与根据理论分析而设计出的等效电路基本吻合,通过测量生物膜电容计算出的生物黏膜厚度为1.8μm,与用SEM观测显示的黏膜厚度基本一致,由此说明了用交流阻抗表征生物膜的可行性和微生物在固体表面吸附传质成膜过程分析的正确性,该方法为探索微生物黏膜的形成机理提供了有力的检测手段,并对静态下实时监测生物黏膜的形成具有重要意义。

一种具有激光光源的高灵敏光电传感器的设计

为解决现有普通光源的比色分光光度计的结构复杂、灵敏度低的问题，设计了一种包括激光光源、激光衰减器、样品流通池和光电转换系统的高灵敏激光流通检测耜，通过对多个不同波长的半导体激光二极管进行筛选，设计了一种在可见光范围内（500～800nm）进行波长分段调谐且性能稳定的激光光源。并成功地用于电厂炉水和给水中痕量硅的快速测定，硅酸根检出限达到1．13μg／L。

电磁作用下微生物传质建模及影响因素分析

针对电磁场强化传质和抑制微生物生长现象,基于微生物生长动力学和双电层原理,对电磁场强化传质作用机理进行了理论推导,建立了电磁场作用下微生物污垢生长模型.模型以不同水质、流体流速和管道内壁粗糙度为参数,利用Matlab软件,绘制了仿真曲线,计算出微生物污垢热阻变化趋势和电磁抑垢率.结果表明:电磁场对微生物污垢有较强的抑制作用,该模型能够准确地计算出电磁抑垢率,为电磁抑垢装置的开发和应用提供了理论依据.

基于图像技术的铁离子分析方法研究

为准确、快速分析水质铁离子浓度，在磺基水杨酸分光光度法的基础上，提出了图像特征颜色测量铁离子浓度的方法，推导建立了铁离子浓度与图像色度值、光程长的数学方程，开发了基于图像技术的铁离子分析方法和装置。该装置利用高精度彩色摄像头替代人类视觉或分光光度计，基于Lab-VIEW8．6开发了分析测试软件，采集有色溶液的图像，采用无影稳压光源为背景光源，并将采集的图像R、G、B的均值由RGB颜色空间转换到HSI颜色空间，以提高测量准确度。以该装置为研究平台，进行了水质铁离子检测的影响因素分析和实验条件优选，给出了铁离子测量的最优分析条件。在最优条件下，进行了标准曲线绘制、重复性检测和测量结果分析。结果表明：该方法相关系数达为0．9992，检出限为0．002mg／L，相对偏差范围是-0．0570％～0．0780％，与分光光度法比较，该方法准确度高、稳定性好。

数字图像颜色恒常性算法及应用

建立了BP神经网络颜色恒常性算法,对水质氯离子溶液颜色值进行了校正,以提高图像测量精度。实验结果表明:BP神经网络颜色恒常性算法实现了普通光源到标准光源的非线性映射,可以减小或消除电源及光源等因素对测量结果的影响,校正了颜色,提高了测量精度和灵敏度。

水冷式换热器腐蚀动态模拟及预测研究

为研究水冷式换热器腐蚀速率与影响因素的定量关联及机理,开发了腐蚀速率三电极传感器,并基于自制的腐蚀速率动态模拟实验台,以典型水样作为实验介质,在一定工况条件(水温30℃,流速0.4m/s)下,动态模拟了管式碳钢换热器腐蚀过程,通过在线或离线检测,为腐蚀速率预测建模获取了不同水质的腐蚀速率、Cl-、pH、溶解氧、电导率以及ORP等参数数据,并对腐蚀速率和各水质参数变化曲线进行了分析。基于获取的实验数据,利用支持向量机(SVM)算法,建立了腐蚀速率预测模型,并进行了误差分析。结果表明:腐蚀速率预测误差为5.91%,与实际测量腐蚀速率能够较好吻合,该方法具有较高的预测精度,可为水冷式换热器防腐对策选取和设备维护提供技术参考。

基于图像技术的化学需氧量检测研究

为了准确、快速分析水质中化学需氧量(COD),在分光光度法基础上,提出根据图像颜色特征值测量COD的方法 ,同时开发了基于图像技术的检测装置。以该装置为平台,进行了水质COD测定条件的优选,并在优选条件下建立最佳颜色特征值与COD浓度的关系模型。最后进行重复性检测和测量结果对比分析。结果表明:该方法相关系数R^2=0.995 26,检测范围为40~550 mg/L。该装置比国标法和快速法测COD操作简便,并具有较高的准确性。

电厂锅炉燃烧尾部烟道粉尘清除方法研究

为了能够更好地解决省煤器的受热面上积灰,使传热效果恶化,锅炉的排烟温度升高,降低锅炉效率等问题,采用有限元法,结合Comsol Multiphysics多物理场仿真软件,建立省煤器管阵列模型,以固体力学和压力声学为理论基础,对声源及管排参数进行优化设计,开展了管阵列表面声场分布及远场分布特性研究,实现探究了声波吹灰时优化吹灰效果的措施。结果表明,根据模型能准确得到管壁表面声压分布规律,解决了实验方法对声波吹灰技术的研究难度较大的问题,证明了数值仿真的可行性。仿真结果对电厂锅炉燃烧尾部烟道粉尘清除方法提供了理论指导。

基于Lab VIEW的网络化虚拟仪器在化学测量中的应用

介绍基于LabVIEW语言设计的一套通用性的化学量测量的虚拟仪器软件 ,提供了实现网络化通信的两种方案 ,并使用该仪器软件及测量传感器实现了网络化化学量测量。