一种钢铁企业蒸汽产生量与消耗量认证的方法

摘要

本发明涉及一种应用于钢铁企业不同工序蒸汽产生量与消耗量认证的方法。本方法对三种不同工序建立蒸汽流量认证模型：对稳定的蒸汽生产源，建立蒸汽流量与锅炉生产变量之间的关系模型；对回收余热蒸汽源的工序，建立影响每台设备蒸汽产生量的因素与蒸汽流量的关系模型；对消耗蒸汽的工序(用户)，建立影响各环节蒸汽用量与蒸汽流量的关系模型。本方法规定了建立蒸汽流量认证模型的具体实施过程，并提出了建立模型库，用检索、修正、更新相结合的方法应用蒸汽流量认证模型。本发明提供了钢铁工序蒸汽即时流量与累积流量的实时认证方法，提高了蒸汽计量的可靠性，利于解决钢铁企业蒸汽计量因精度低、停止计量等引起的输差和计量纠纷问题，实现能源考核和节能降耗。

主权项

一种钢铁企业蒸汽产生量与消耗量认证的方法，其特征在于，建立蒸汽流量认证模型数据库，将蒸汽流量认证模型按照季节和生产状态存入蒸汽流量认证模型数据库，实施以下步骤：读取来自能源管理系统EMS和制造执行系统MES与蒸汽流量认证模型有关的实时数据；在蒸汽流量认证模型数据库中检索调入符合当前季节和生产状态的蒸汽流量认证模型，所述蒸汽流量认证模型包括稳定蒸汽源产汽量蒸汽流量认证模型、余热回收汽源产汽量蒸汽流量认证模型和消耗蒸汽工序用汽量蒸汽流量认证模型；用制造执行系统MES数据和蒸汽流量认证模型推算蒸汽流量的认证值，所述认证值为蒸汽的即时流量和累积流量；比较蒸汽流量的测量值与认证值，如果相对偏差小于一定范围时，记录测量值为当前流量；如果相对偏差超过一定范围时，判断流量计是否损坏；如果流量计损坏，记录认证值为当前流量，检修仪表；如果流量计没有损坏，修正模型，并将修正模型发生的季节、时间及生产状态信息存入蒸汽流量认证模型数据库；所述稳定蒸汽源产汽量蒸汽流量认证模型的建立方法为：第一步，检查确认用于检测的仪表工作正常；第二步，按照设计确定单台蒸汽锅炉的产汽量的基值F_b0，及锅炉稳定生产流量为F_b0时对应的过程变量的值，即初始值向量，记为：x₀＝(F_w0,h₀,p₀,P₀,T₀,χ₀)第三步，在蒸汽锅炉生产状态不同于第二步状态且稳定运行时，记录一组锅炉运行数据(F_b1,F_w1,h₁,p₁,P₁,T₁,χ₁)，每个数据不超过初始值向量对应项10％，形成样本，并将其处理为：x₁＝(F_w1,h₁,p₁,P₁,T₁,χ₁)‑x₀y₁＝F_b1‑F_b0同理类推，得到第2,…,m组数据,(x₂,y₂),....(x_m,y_m)，令X＝(x₁,x₂...,x_m)^T，Y＝(y₁,y₂...,y_m)^T；第四步，利用公式θ＝(XX^T)^‑1X^TY         (7)求蒸汽流量认证模型参数θ；第五步，得到锅炉蒸汽产生量的静态估算模型认证值F_b(t)＝xθ+F_b0        (8)和锅炉生产蒸汽流量的累积值的认证值$Q_b\left(t\right)=Q_b\left(\mathrm{kT}\right)={\int }_0^t{F}_b\left(t\right)\mathrm{dt}\approx \underset{i=0}{\overset{k}{\Sigma }}{F}_b\left(k{T}_s\right)T_s---\left(9\right)$其中，T_s为数据采集周期，k为正整数；所述余热回收汽源产汽量蒸汽流量认证模型的建立方法为：第一步，按照工序的特点，将该工序分为N台内部相互独立的产汽设备，确定每台设备基准蒸汽回收率F_ri0和生产工序设计的单位时间产量；令i＝1；第二步，确定第i台设备的蒸汽回收系数q_αi；当该设备属连续生产设备时q_αi取1；当该设备属间歇式周期生产设备时，则对一个周期T＝aT_s内蒸汽回收系数按每间隔T_s采样一次，得到一个序列，则该序列为：式中q_αij(j＝0,1,...,a)为该序列中第j+1次采样值；n₀T_s为该序列坐标；δ(n₀T_s‑jT_s)为单位脉冲函数，取多组采样序列对应值的平均值作为模型序列的对应值q_αij；第三步，得到第i台设备在kT_s产生蒸汽的即时流量的认证值F_i(kT_s)＝λ_i(kT_s)S_1i(kT_s)r_i(kT_s)q_αi(kT_s‑T₀)F_ri0        (17)其中，T_s为数据采集周期，k为正整数，T₀为该设备在本次生产周期开始的时刻，若为连续生产设备，q_αi(kT_s‑T₀)项取1；第四步，i＝i+1转第二步，直至i＝N；第五步，得到蒸汽的累积流量的认证值$Q_r\left(t\right)=Q_r\left(\mathrm{kT}\right)={\int }_0^t{F}_r\left(t\right)\mathrm{dt}\approx \underset{i=0}{\overset{k}{\Sigma }}{F}_r\left(\mathrm{iT}\right)T---\left(15\right)$第六步，确认仪表正常时，用实际测量值与认证值对照，如相对偏差超过10％时，则返回第一步；否则确认模型；所述消耗蒸汽工序用汽量蒸汽流量认证模型的建立方法为：第一步，将该工序分为M个用汽环节，确定每个用汽环节的基本蒸汽用量Fc0i和该环节设计的单位时间产量；令i＝1；第二步，确定第i个环节的蒸汽消耗系数F_αi：当该生产环节为连续型时F_αi取1；当该生产环节为间歇式周期生产时，对一个周期T＝bT_s内蒸汽消耗系数按每间隔T_s采样一次，得到一个序列，则该序列为：$F_{\mathrm{\alpha i}}\left(n_0{T}_s\right)=\underset{j=0}{\overset{b}{\Sigma }}{F}_{\mathrm{\alpha ij}}\delta (n_0{T}_s-j{T}_s)---\left(22\right)$式中q_αij(j＝0,1,...,b)为该序列中第j+1次采样值；n₀T_s为本序列坐标；δ(n₀T_s‑jT_s)为单位脉冲函数，取多组采样序列的对应值的平均值作为模型序列的对应值F_αij；第三步，确定第i环节在kT_s消耗蒸汽的即时流量认证值F_ci(kT_s)＝S_2i(kT_s)s_i(kT_s)F_αi(kT_s‑T₁)F_0i     (23)式中T₁为具有周期性生产特征环节该生产环节在本次生产周期开始的时刻，若为连续生产环节，F_αi(kT_s‑T₁)项取1，T_s为数据采集周期，k为正整数；第四步，i＝i+1转第二步，直至i＝M；第五步，得到蒸汽的累积流量的认证值$Q_c\left(t\right)=Q_c\left(k{T}_s\right)={\int }_0^t{F}_c\left(t\right)\mathrm{dt}\approx \underset{i=0}{\overset{k}{\Sigma }}{F}_c\left(i{T}_s\right)T_s---\left(21\right)$其中，T_s为数据采集周期，k为正整数；第六步，确认仪表正常时，用实际测量值与认证值对照，如相对偏差超过10％，则返回第一步；否则确认模型；所述与蒸汽流量认证有关的实时数据包括：制造执行系统MES数据：稳定蒸汽源产汽量蒸汽流量认证模型所需的锅炉锅炉加水流量F_w、锅炉液位h、锅炉汽包的压力p、加热功率P、锅炉蒸汽出口温度T和减温减压加水系数χ；余热回收汽源产汽量蒸汽流量认证模型所需的蒸汽回收设备的运转状态S₁、生产设备负荷系数r、第i台设备的基准蒸汽回收率F_ri0、蒸汽回收系数q_αi和设备附加系数λ；消耗蒸汽工序用汽量蒸汽流量认证模型所需的第i个用汽环节的蒸汽使用状态S_2i、基本蒸汽用量F_c0i、季节因子s_i和蒸汽消耗系数F_αi；能源管理系统EMS数据：与三种认证模型相对应的蒸汽的即时流量和累积流量的测量值。