基于LS-SVM的高压加热器运行经济性能评价方法.pdf

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1、280化工机械2013年基于LS—SVM的高压加热器运行经济性能评价方法8李勇料刘哲(东北电力大学能源与动力工程学院)摘要为了避免常规算法中对高压加热器结构参数的复杂计算，在研究加热器端差和运行影响因素以及加热器结构参数之间关系的基础上，提出基于最小二乘支持向量机的高压加热嚣端差应迭值的计算模型。以某660MW汽轮机为例，用其正常运行状态下的高压加热器的运行数据对模型进行了校验，然后利用该模型计算出的端差应达值与实测值进行对比，利用二者的偏差程度对加热器的运行经济状态进行了评价。关键词高压加热器汽轮机端差最小二秉支持向量机中图

2、分类号TQ052．4文献标识码A文章编号0254-6094(2013)03-0280-05高压加热器是汽轮机回热系统中的重要设备之一，它利用从汽轮机某些中间级后抽出的蒸汽，加热由给水泵输送的锅炉给水，以提高锅炉的给水温度，从而达到提高机组热效率的目的。因此，尽早发现并及时处理高压加热器的故障对提高火力发电厂的热经济性意义重大。目前，通常以加热器的端差大小来评价高压加热器的热经济性。现在大型机组的高压加热器一般采用疏水冷却段、凝结段和蒸汽冷却段的三段式结构。这样可以尽可能地降低其上、下端温差，提高机组的热经济性。现在有很多端差应

3、达值的计算方法，郭名臣等¨’21以热力系统的热平衡方程等为基础建立了加热器运行热经济性的通用计算模型。李秀云等”一1利用等效焓降法建立了诊断模型，刘继平等”’61利用传热学的基本理论建立了回热加热器的变工况数学模型。但这些计算方法中，有的需要预先已知加热器的结构参数(如换热管的管径、管数、管束的布置方式以及高压加热器内各段的面积等)，有的需要知道各段的出口温度。然而，上述有些结构参数在高压加热器设备制造厂家提供的说明书中并没有明确给出，且在高压加热器蒸汽冷却段的出口没有测点，加热器蒸汽参数只能靠经验公式计算。所以通过以上分析，

4、这些因素都会影响对高压加热器运行热经济性的准确评价。鉴于以上评价方法的不足，笔者提出了基于最小二乘支持向量机(LeastSquaresSupportVec．torMachine，LS—SVM)的端差应达值计算模型"曲’，以此来实现对加热器的运行热经济性的评价。这种模型的优越性在于无需事先给出函数的具体形式，而是借助本身所具有的学习能力，自动形成应变量与自变量之间的函数关系，为数学建模提供了方便条件。因而该模型广泛应用在电负荷预测¨引、油水两相流含油率分析¨¨、锅炉结渣特性分析¨引、电力系统暂态稳定的预测¨如以及模式识别¨刮等领

5、域。但由于最小二乘支持向量机模型在汽轮机高压加热器热经济性评价方面还未见有公开报道，为此笔者以某660MW汽轮机为例，对此进行了研究。这对于新评价模型的建立和高压加热器运行经济状态的评价具有指导}吉林省科技发展计划项目(20110409)。··李勇，男，1964年1月生，教授。吉林省吉林市，132012。第40卷第3期化工机械28l意义。1最小二乘支持向量机算法简介最小二乘支持向量机是由CortesC等¨“”1在1999年提出的一种支持向量机(SupportVectorMachine，SVM)的改进算法，该算法不仅具有SVM算

6、法的小样本、非线性及泛化能力强等优点，还将SVM中的不等式约束改为了等式约束，且将二次损失函数作为经验函数，把二次规划问题转化为求解线性方程组的问题，提高了收敛精度。该算法的基本原理表述如下。假设训练样本集为{(菇i，Yi)，i=I，2，3，⋯，，l}，忍为常数，代表样本总数；戈。∈R4，Y‘∈R，d为常数，表示R空间的维数。用非线性映射p(·)，将原输入空间∥映射到高维特征空间，并在这个空间构造线性回归函数：八x)=wT妒(髫)+b(I)式中b——模型参数，6∈R‘；t‘I——权向量，埘ER‘。最小二乘支持向量将不等式约束改

7、为了等式约束，且将误差平方和的损失函数作为训练集的经验函数，可等效为求解以下优化问题，即：最小泛化函数J(埘，f)=下I∞’埘+÷y∑￡(2)二‘l01约束条件Yj="。妒(并。)+6+磊(3)其中，误差变量￡ER；损失函数'，是SSE误差和规则化量之和；y是可调常数。根据式(3)，定义Lagrange函数：E(埘，6，f，Ⅱ)=_，(ttJ，f)一∑．口；·[埘一妒(茗i)+b+f；一Y．](4)其中，a=(口l，口2，⋯，口。)是Lagrange乘子。根据优化理论，对式(4)进行优化，即求￡对埘，b，孝，口的偏导数等于0，

8、即：堕Ow=oj”=砉8州a盖=oj新=oj鲁：。昔。i：7孝；‘5’帆OL=。青埘7妒(吒)+6坛一y‘=。对于i=1，2，⋯，，l，消去变量埘，f，可得以下矩阵方程：．，2斗j：．。，】。。，。，。。。。。，【：】=【；】(6)其中，e元素为1的n×1向量；，为n×，l的