程啟明，胡曉青，王映斐，汪明媚

(上海電力學(xué)院電力與自動化工程學(xué)院，上海 200090)

鍋爐飛灰含碳量是火電廠燃煤鍋爐燃燒效率的重要指標(biāo).當(dāng)飛灰含碳量高時，說明煤耗和發(fā)電成本過高.實時、準(zhǔn)確地監(jiān)測飛灰含碳量，有利于調(diào)整風(fēng)煤比，可將飛灰含碳量控制在最佳范圍內(nèi)，以提高鍋爐燃燒控制水平，保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行.但由于飛灰含碳量受煤種、鍋爐結(jié)構(gòu)、運(yùn)行操作水平等多種因素的影響，很難直接在線測量.

目前國內(nèi)外已提出多種飛灰含碳量檢測方法，主要分為物理測量方法［1-14］和軟測量方法［15-28］兩大類.本文介紹了各種飛灰含碳量測量方法的工作原理、特點與生產(chǎn)廠家，這對實際應(yīng)用中測量方法的選擇有一定的參考價值.

1 飛灰含碳量的物理測量方法

飛灰含碳量的物理測量方法是利用碳的可燃性及高介電常數(shù)等物理、化學(xué)特性，來檢測飛灰中的含碳量.

根據(jù)測量原理的不同，它可分為燃燒失重法、熱重分析法、微波法、光學(xué)反射法等10多種測量方法［1-14］，其中微波法是目前應(yīng)用最多、測量速度最快的測量方法.

1.1 燃燒失重法

燃燒失重法［1］是一種傳統(tǒng)的飛灰含碳量測量方法.其測量原理是利用取樣器在煙道中提取一定重量的飛灰樣品，放入馬弗爐中完全燃燒，然后利用燃燒前后的重量差來計算飛灰中的含碳量.燃燒失重法的全部過程包括定時采樣、試樣積累、制樣、稱重、燃燒再稱重等工序，其操作復(fù)雜，且中間環(huán)節(jié)多、引入誤差的機(jī)會多，還受人為因素的影響，化驗分析結(jié)果往往滯后幾小時，不能及時指導(dǎo)飛灰含碳量的在線調(diào)整，只能用于離線測量.

近10年來，這種測試方法有了很大發(fā)展，美國Rupprecht＆Palashnick公司已開發(fā)出了一種在線監(jiān)測的燃燒失重法，其測量原理與傳統(tǒng)方法相同，先將一個裝在微粒天平上的空過濾筒稱重，然后等速采集飛灰樣品，將過濾筒再次稱重后加熱至804℃，并維持?jǐn)?shù)分鐘以氧化樣品中的碳，再次稱重，最后自動計算樣品中的碳.其測量時間為15 min，樣品量大約是 35 g，測量精度約為 ±0.5%.

燃燒失重法的優(yōu)點是測量準(zhǔn)確性高，且測量結(jié)果與煤質(zhì)和煤種無關(guān)，若采樣系統(tǒng)具備反吹裝置可有效地解決管路堵灰問題，適用于當(dāng)前國內(nèi)火電廠的用煤現(xiàn)狀，因此獲得廣泛應(yīng)用.該方法的缺點是取樣間隔長、時滯性大、實時性差，難以及時反映鍋爐燃燒工況.盡管開發(fā)了在線監(jiān)測系統(tǒng)，但測量時間還是需要15 min左右，難以對鍋爐運(yùn)行提供有效、實時的運(yùn)行指導(dǎo).

1.2 反射測量法

反射測量法是根據(jù)飛灰中碳顆粒與其他物質(zhì)顆粒反射率的明顯差異，選擇不同的發(fā)射信號源，來測量飛灰含碳量的方法，已產(chǎn)品化的有光學(xué)反射法、紅外線測量法和放射法3種.光學(xué)反射法［2］將灰樣和粘合劑按一定比例混合，壓制成環(huán)狀物放入輝光放電室內(nèi)，用單色器和光電探測器分辨輝光放電室內(nèi)所產(chǎn)生的發(fā)射信號，并依據(jù)單色器的范圍，確定飛灰含碳量和飛灰的其他組分.紅外線測量法［3］是利用紅外線對飛灰中碳粒反射率不同的原理進(jìn)行測量的，按事先標(biāo)定的反射率直接得出測量結(jié)果.放射線法又分為γ射線法［4］和X射線法［5］兩種，它們的測量原理是光電效應(yīng)和康普頓散射效應(yīng).當(dāng)飛灰中含碳量低時，光電效應(yīng)較強(qiáng)而康普頓散射效應(yīng)較弱.反之，則光電效應(yīng)較弱而康普頓散射效應(yīng)較強(qiáng).因此，通過核探測器記錄的反散射γ或X射線強(qiáng)度的變化就可以測量出飛灰中的含碳量.

光學(xué)反射法具有儀器簡單經(jīng)濟(jì)、測定時間快等特點，適合連續(xù)監(jiān)測.但此法與燃燒失重法一樣，需要用已知的灰樣標(biāo)定進(jìn)行測量，當(dāng)飛灰顆粒不均勻時，不同顆粒中的含碳量與反射信號之間無法構(gòu)成嚴(yán)格的線性關(guān)系，從而影響測量精度.另外，煤種、灰成分的變化對測量精度影響很大，很難保證數(shù)據(jù)的可靠性.其主要產(chǎn)品有丹麥M＆W ASKETEKNIK公司的RCA V10/V11型飛灰測碳儀，所需的樣品量約為3 g，測量時間為4～5 min，其測量精度大于0.5%.

紅外線法具有儀器設(shè)備簡單、成本低、速度快且又不污染環(huán)境等特點.但與光學(xué)反射法一樣，當(dāng)飛灰顆粒大小不一并且顆粒中的含碳量不均勻時，反射信號不是嚴(yán)格的按比例變化，同時反射信號還會隨煤種的變化而變化.因此，測量精度受飛灰顆粒和煤種的影響很大，很難保證測量精度.丹麥、荷蘭、英國多家公司生產(chǎn)此類產(chǎn)品，測量時間約為3 min，測量精度約為0.5%.

放射線法屬非接觸性測量，標(biāo)定簡單，精度較高，且不受壓力、粘度、濕度、腐蝕性等影響.但若飛灰顆粒太大將無法得出精確結(jié)果，且由于飛灰碳顆粒偏大且密度較小，在灰樣裝入樣品盒時碳顆粒會流向盒的四周，從而使測量值偏低.另外，灰中原子序數(shù)高、比重大的Fe和Ca等元素對測量精度有很大影響，需要修正基體效應(yīng)產(chǎn)生的誤差.由于該法需要一個穩(wěn)定的放射源，存在輻射問題，即便低能量的γ射線能量也較大，對人體也有傷害，維護(hù)成本較高.低能X射線散射法能量低，對人體影響很小，防護(hù)比較容易.黑龍江省科學(xué)技術(shù)物理研究所進(jìn)行了相關(guān)的技術(shù)開發(fā)，其樣品的實驗測量精度小于0.5%.

1.3 熱重分析法

熱重分析法［6］是在程序控制的溫度下，測量物質(zhì)質(zhì)量變化與溫度關(guān)系的一種方法.飛灰受熱或冷卻，其結(jié)構(gòu)、相態(tài)和化學(xué)性質(zhì)的變化必將伴有相應(yīng)的質(zhì)量變化(失重或增重).熱重儀可以測量飛灰試樣的質(zhì)量變化并自動進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和處理，繪出質(zhì)量變化與溫度的關(guān)系曲線，由此測得的質(zhì)量損失可對飛灰試樣組成等進(jìn)行定量分析，從而測出飛灰含碳量.

此法具有操作簡便、自動化程度高、準(zhǔn)確度高、分析速度快，以及試樣微量化等優(yōu)點.但此法的分析時間需要1 h左右，不能做到實時快捷，且檢測過程操作復(fù)雜，儀器價格昂貴，不易推廣使用.由于無法檢測體系在受熱過程中逸出的揮發(fā)性組分，使得熱分析技術(shù)難以推廣.目前，熱重分析法常與質(zhì)譜等其他先進(jìn)的檢測系統(tǒng)聯(lián)用.美國LECOTGA2601熱重分析儀一次稱量可同時測定19個樣品，測量過程均由儀器按程序控制，可檢測樣品的水分、揮發(fā)分、灰分、固定碳等項目.

1.4 流化床CO2法

流化床CO2法［7］的測量原理是通過向流化床燃燒室供給一定數(shù)量的空氣，將飛灰中的碳燃燒成CO2，測量CO2含量并據(jù)此算出飛灰的含碳量.

此法具有測量準(zhǔn)確性較高、測量結(jié)果與灰質(zhì)和灰種基本無關(guān)等優(yōu)點.此法的缺點是送入的空氣量要很精確，而工程實踐中很難保證流化床燃燒室嚴(yán)格的密封性.此外，飛灰中的碳酸鹽會出現(xiàn)受熱分解出CO2的現(xiàn)象，這會影響測量精度.此法的主要產(chǎn)品有英國Bristol Babrock Lid公司的Clgm飛灰測碳儀，樣品量約為2.5 g，測量時間約5 min，測量精度為 0.5%.

1.5 激光感生擊穿光譜法

激光感生擊穿光譜法［8］的測量原理是當(dāng)一束高功率的脈沖激光光束集中照射到樣品時，樣品燒蝕為高溫等離子體，通過測量等離子體發(fā)射光譜對應(yīng)的波長和強(qiáng)度就可以得到所測對象中的組成元素及其濃度大小.

此法屬于非接觸實時測量，無需取樣和進(jìn)行樣品預(yù)處理，一次光譜可測量多種組分，測量對象包括固體、液體和氣體，具有高檢測靈敏度.但此法除了需要對譜線數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定外，其激光能量與碳元素強(qiáng)度密切相關(guān)，會導(dǎo)致粉煤灰樣品燒蝕不穩(wěn)定，探測到的譜線強(qiáng)度不能準(zhǔn)確反應(yīng)出樣品中的碳元素含量，影響測量的精確性.因此，在實際測量中應(yīng)選擇合適的激光能量，適當(dāng)降低靶面附近的激光能量密度，避免空氣的強(qiáng)烈擊穿.華中科技大學(xué)開發(fā)出了激光感生擊穿光譜煤質(zhì)分析儀.

1.6 微波法

微波法是目前研究最多、測量速度最快、商業(yè)化程度最高的一種測量方法.它又可分為微波吸收法和微波諧振法兩種.其中微波吸收法［9］是根據(jù)飛灰中的碳粒吸收微波誘導(dǎo)而產(chǎn)生渦流的原理，飛灰中含碳量越高，導(dǎo)電率就越高，由感生電流產(chǎn)生的熱量也越高，吸收的微波就越多，因此測量剩余微波能量的大小就可測定飛灰含碳量.而微波諧振法［10］是利用微波電路中諧振腔內(nèi)部電場能與磁場能可相互交替變化的特點來進(jìn)行測量的.由于諧振時電場能與磁場能的幅值相等，失諧時這兩種能量不能自行轉(zhuǎn)化，從而使諧振腔具有選頻特性.當(dāng)在腔中引入小體積的飛灰產(chǎn)生微擾時，將導(dǎo)致諧振頻率等參量發(fā)生微小變化，根據(jù)微擾前的物理量和微擾后的測量值來計算諧振腔體參量的改變量，從而確定飛灰的含碳量.

微波法的優(yōu)點是測量速度快、精度高、儀器簡單、生產(chǎn)維護(hù)費用低且環(huán)境無污染，因而在國內(nèi)燃煤鍋爐中得到廣泛應(yīng)用.此法的缺點是需要進(jìn)行標(biāo)定，難以適應(yīng)目前火電廠煤質(zhì)多變的情況，且測量腔容易堵灰，嚴(yán)重的堵灰會導(dǎo)致儀器無法使用.此外，采用單點撞擊式取樣器，取出的灰樣中大顆粒居多，灰樣代表性差，測量準(zhǔn)確度不高，只能反映飛灰含碳量的變化趨勢.

近年提出的煙道內(nèi)置式微波法測碳系統(tǒng)［11］采用了無灰路直接測量方式，將煙道作為測量腔，且將微波傳感器安裝在鍋爐尾部煙道上，從根本上改變了以往必須采用取樣系統(tǒng)才能完成的飛灰含碳量的測量.它無取樣管路，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)工作量小，可使微波信號沿垂直氣流方向快速穿越整個煙道，測量在瞬間完成，真正做到了實時、準(zhǔn)確測量，解決了現(xiàn)有微波法存在的采樣代表性不夠和管路堵灰問題.但目前仍存在著微波能量向煙氣通道兩端逸散、煙道飛灰密度不穩(wěn)定、電子器件受環(huán)境溫度影響產(chǎn)生的特性變化等問題，國內(nèi)外都在作相關(guān)的研究與產(chǎn)品開發(fā)工作.

采用微波法的產(chǎn)品數(shù)量較多，如澳大利亞CSIRO礦產(chǎn)和工程公司開發(fā)的微波測碳儀，測量精度在0.08% ～0.28%之間，測量時間小于3 min;深圳賽達(dá)力電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)的MCM型飛灰測碳儀，測量精度為約0.5%.

1.7 光聲效應(yīng)法

在光聲效應(yīng)法［12］的測試過程中，需要將樣品放在密封的光聲池內(nèi)，用脈沖單色光照射，以吸收光中的能量，并轉(zhuǎn)為熱能傳播到周圍的氣體中.樣品池頂端高靈敏度的微音器就能檢測到由此引起的聲信號，由于聲信號的強(qiáng)度與樣品吸收光的能量成正比，因此通過檢測聲信號就可以檢測粉煤灰中的含碳量.

此法的優(yōu)點是實時快捷、操作方便、成本低廉、精度較高，以及受粉煤灰中其他成分影響小等.此法的缺點是由于不同的粉煤灰樣品的密度等性質(zhì)差別很大，檢測之前需對被測的粉煤灰樣品進(jìn)行標(biāo)定;粉煤灰樣品的成分非常復(fù)雜，其他礦物成分產(chǎn)生的光聲效應(yīng)會不同程度地影響測試結(jié)果;自然狀態(tài)下的粉煤灰材料很不均勻，其成分復(fù)雜，且顆粒大小分布較大，測量的精確性和可重復(fù)性會受影響;測量結(jié)果還受氣煤流度、溫濕度變化、管道內(nèi)壓力，以及煤粉分散度等多種因素影響.美國Ametek公司設(shè)計了商用型的光聲測量儀Carbon Analyzer(CA200).

1.8 電容法

電容法［13］是根據(jù)將飛灰作為電介質(zhì)，認(rèn)為飛灰的介電常數(shù)是飛灰中含碳量的函數(shù)，含碳量的變化引起介電常數(shù)的變化這一原理進(jìn)行測量的.它通過測量電容式傳感器的電容值，可測得飛灰中的含碳量.

此法具有非接觸式、安全可靠、安裝容易、適應(yīng)性強(qiáng)、精度高、響應(yīng)快等優(yōu)點.但介電常數(shù)與飛灰含碳量之間并非線性關(guān)系，其參數(shù)關(guān)系難以用解析式描述.另外，介電常數(shù)會隨著飛灰中水分的改變而變化，此法不適宜水分經(jīng)常變化的飛灰含碳量測量.浙江省電力建設(shè)總公司開發(fā)出了電容式測碳儀.

1.9 靜電法

靜電法［14］的依據(jù)是:在煤量一定的情況下，由煤粉粒子形成的靜電場的大小與粉體的相對介電常數(shù)成反比，而粉體的介電常數(shù)與煤粉的含碳量成正比.因此，在煤粉濃度、溫度一定的情況下，由特殊制造的靜電場感應(yīng)傳感器采集到靜電場的強(qiáng)、弱信號，經(jīng)分析、處理、放大后傳輸至監(jiān)測系統(tǒng)，從而輸出當(dāng)前煤粉的含碳量.

此法快速實時、運(yùn)行可靠、維護(hù)容易，其測量精度達(dá)到0.5%，能夠滿足現(xiàn)場要求.但由于鍋爐負(fù)荷變化對測量值有影響，因此要用給煤機(jī)對煤量進(jìn)行修正，需要標(biāo)定后才能使用.南京大得科技有限公司開發(fā)出了PCM-2000型靜電法煤粉含碳量測量儀.

2 飛灰含碳量的軟測量方法

各種測碳儀由于技術(shù)或成本的原因難以成功地應(yīng)用于現(xiàn)場，而電廠出于提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，又迫切要求能夠快速、精確測量飛灰含碳量.軟測量技術(shù)是利用一些易于實時測量的、與被測變量密切相關(guān)的變量(二次變量)，通過在線分析來估計不可測或難測的變量的方法.軟測量為飛灰含碳量的實時測量提供了一種重要手段，它具有泛化能力好、運(yùn)算時間短、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點，具有很好的推廣應(yīng)用前景.飛灰含碳量的軟測量方法主要有數(shù)值計算建模和智能建模兩種［15-28］.由于飛灰含碳量的諸多影響因素具有耦合性強(qiáng)、非線性強(qiáng)等特征，鍋爐飛灰含碳量的軟測量適合采用智能建模法.

2.1 數(shù)值計算建模法

通過數(shù)值計算法測量能夠較為準(zhǔn)確地獲得飛灰含碳量值，并且能夠指導(dǎo)如何控制飛灰含碳量的生成.國內(nèi)外研究者已提出了多種飛灰含碳量數(shù)值計算方法，如文獻(xiàn)［15］通過將爐膛從冷灰斗到大屏底部進(jìn)行分切片，將爐膛分為若干區(qū)段，根據(jù)各區(qū)段間的能量平衡和物質(zhì)平衡，建立對實際鍋爐煤粉燃盡率與飛灰含碳量預(yù)測的一維計算方法.

此法直接利用電站鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，這些運(yùn)行數(shù)據(jù)可以覆蓋鍋爐的整個運(yùn)行工況，具有很好的代表性，其建模精度較高.但由于建模時考慮的方向不同，使它們在實際應(yīng)用中存在一定的局限性，且計算時作出一些假設(shè)或簡化，因此其預(yù)測模型的測量精度會受到影響，很難用于現(xiàn)場實時監(jiān)測.

2.2 智能建模法

智能建模運(yùn)用人工智能方法，利用火電廠DCS系統(tǒng)及其他現(xiàn)有系統(tǒng)豐富的數(shù)據(jù)資源，具有建模精度高、通用性好的特點，可及時準(zhǔn)確地建立模型.

智能建模法一般對電站鍋爐飛灰含碳量進(jìn)行實爐試驗，以獲得特定工況下的試驗數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)應(yīng)用人工智能技術(shù)建立模型.但是由于試驗的工況有限，并不能代表鍋爐的整個運(yùn)行工況，因此建立的模型并不能很好地反映鍋爐飛灰含碳量的變化.

2.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種非線性模擬的具有生命力的方法，已廣泛應(yīng)用于軟測量建模過程.BP網(wǎng)絡(luò)是目前應(yīng)用最廣泛的多層前向網(wǎng)絡(luò)，它能實現(xiàn)任何非線性連續(xù)映射，在飛灰含碳量進(jìn)行軟測量建模時，大都采用了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行辨識建模.如文獻(xiàn)［16］以熱態(tài)實爐試驗數(shù)據(jù)為訓(xùn)練樣本，采用改進(jìn)算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建立了大型四角切圓燃燒鍋爐飛灰含碳量特性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.文獻(xiàn)［17］在分析鍋爐飛灰含碳量的影響因素和鍋爐燃燒特性試驗的基礎(chǔ)上，建立了鍋爐飛灰含碳量在線軟測量的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，取得了較好的試驗結(jié)果.

由于BP算法存在訓(xùn)練時間長、收斂速度慢、收斂于局部極小點等缺陷，因此出現(xiàn)了多種BP網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)算法和優(yōu)化算法，如附加運(yùn)量法、自適應(yīng)學(xué)習(xí)速率、L-M算法、GA算法、BFGS法等，一些改進(jìn)措施被用于飛灰含碳量的軟測量.例如，文獻(xiàn)［18］采用基于L-M算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了飛灰含碳量軟測量模型;文獻(xiàn)［19］采用了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合遺傳算法(GA)的新型軟測量模型，獲得了當(dāng)前最佳的鍋爐燃燒調(diào)整方式，解決了鍋爐變工況下運(yùn)行參數(shù)基準(zhǔn)值的問題，從而使預(yù)測更加快速、準(zhǔn)確.

RBF網(wǎng)絡(luò)在一定程度上解決了BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時間長和存在局部極值的問題，具有收斂速度快、全局優(yōu)化的特點，目前在建模中應(yīng)用較廣.文獻(xiàn)［20］采用BP網(wǎng)絡(luò)的L-M算法、BFGS算法和RBF網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行了飛灰含碳量軟測量建模，模型實驗結(jié)果表明RBF網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練精度最高、耗時最短，L-M算法次之，BFGS算法相對較差，但這3種算法在訓(xùn)練速度和精度上均優(yōu)于BP改進(jìn)算法.

2.2.2 支持向量機(jī)法

支持向量機(jī)法(SVM)應(yīng)用結(jié)構(gòu)風(fēng)險最小化(SRM)原則，有效地解決了機(jī)器學(xué)習(xí)理論中的泛化問題.該方法的優(yōu)點包括:最小化結(jié)構(gòu)風(fēng)險目標(biāo)函數(shù)有效地抑制了欠學(xué)習(xí)和過學(xué)習(xí)現(xiàn)象，獲得了良好的泛化能力;該算法轉(zhuǎn)化為一個二次規(guī)劃問題，得到全局最優(yōu)點，解決了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的局部極小值問題;拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只與支持向量有關(guān)，計算速度快，更適合于在線應(yīng)用;適合于小樣本學(xué)習(xí).文獻(xiàn)［21］利用支持向量機(jī)建立了大型四角切圓燃燒鍋爐飛灰含碳量特性的模型，并對該模型進(jìn)行了訓(xùn)練和校驗，結(jié)果表明所建模型能根據(jù)燃煤特性及相關(guān)操作參數(shù)準(zhǔn)確預(yù)報鍋爐在不同工況下的飛灰含碳量特性，并具有良好的泛化性.

最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)是標(biāo)準(zhǔn)SVM在二次損失函數(shù)下的形式，把模型優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為線性方程組的求解，大大提高了求解速度.文獻(xiàn)［22］針對某300 MW 四角切圓電廠鍋爐的實測工況數(shù)據(jù)，采用LS-SVM方法進(jìn)行飛灰含碳量軟測量建模研究，引入了局部學(xué)習(xí)思想，采用改進(jìn)的核函數(shù)，實現(xiàn)了模型參數(shù)的自動優(yōu)化.

支持向量機(jī)能夠有效地解決高維問題，但是輸入變量之間存在的線性與非線性屬性影響了模型的精度和泛化能力.

2.2.3 集成軟測量法

一般采用機(jī)理分析來選取軟測量的輔助變量，但是由于對象機(jī)理的復(fù)雜性，往往會擴(kuò)大輔助變量的選擇范圍，使得樣本數(shù)據(jù)過于龐大.因此，出現(xiàn)了飛灰含碳量軟測量的混合建模方法.例如，文獻(xiàn)［23］采用將主元回歸分析(PCA)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的混合建模方法進(jìn)行了含碳量在線測量，既保留了原始變量的特征信息，又簡化了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點得以充分發(fā)揮.實驗結(jié)果表明，混合模型與單一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型相比可以獲得較高的測量精度.文獻(xiàn)［24］提出了KPCASVM的飛灰含碳量軟測量建模方法，并對某300 MW四角切圓鍋爐不同工況下的飛灰含碳量進(jìn)行預(yù)測，仿真結(jié)果驗證了這種建模方法的有效性和優(yōu)越性，說明其具有良好的推廣應(yīng)用前景.文獻(xiàn)［25］提出了偏最小二乘與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合模型，簡化了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度，減少了訓(xùn)練時間，保證了模型的精確度.

2.2.4 數(shù)據(jù)融合法

由于飛灰樣品的密度、粒度、溫度、濕度，以及飛灰中各種礦物質(zhì)的含量等都對測量精度有影響，因此需要采用多個傳感器從不同角度檢測被測介質(zhì)的特性，然后利用數(shù)據(jù)融合將多個傳感器檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和集成，降低了各種因素對測量結(jié)果的影響，提取出被測對象的有效信息，形成對被測對象信息全面和完整的描述.這樣可獲得比單個傳感器或多個傳感器的算術(shù)平均值更準(zhǔn)確的測量結(jié)果，從而提高了測量的精度和穩(wěn)定性.

文獻(xiàn)［26］采用目前廣泛使用的煙道式微波測碳儀進(jìn)行在線監(jiān)測，但在實際中煙氣密度和流速對儀器的測量精度有很大影響，使測量結(jié)果產(chǎn)生較大波動，因而通過選擇和設(shè)計合適的傳感器測量出微波功率衰減、相位變化量、煙道煙氣密度和流速這4個與飛灰含碳量測量結(jié)果強(qiáng)相關(guān)的特征量，獲得了對飛灰含碳量的多維信息描述，并選用基于L-M優(yōu)化算法的3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對互補(bǔ)的多傳感器的信息進(jìn)行有效融合，從而提高了飛灰含碳量的測量精度和測量穩(wěn)定性.

3 結(jié)論

(1)物理測量方法中，微波吸收法具有測量速度快、精度高、設(shè)備簡便、生產(chǎn)維護(hù)費用低等優(yōu)點，其效果明顯好于其他物理測量方法，但此法制成的設(shè)備存在測量腔堵灰問題，而煙道式飛灰微波測碳系統(tǒng)解決了堵灰問題，目前應(yīng)用較為廣泛.

(2)由于物理測量方法存在設(shè)備復(fù)雜、造價高、維護(hù)成本高、測量精度影響因素多等缺點，而軟測量方法具有泛化能力好、預(yù)測精度高、適應(yīng)范圍廣、計算簡單、成本低等優(yōu)點，因此軟測量方法會有較好的推廣應(yīng)用前景.

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