基于正则贯序极端学习机的换热设备污垢预测

对换热设备积聚的污垢快速、准确的预测,可以为换热设备污垢的监测和解决对策提供指导和依据,进而避免污垢对换热设备安全经济运行带来的不利影响。通过在线贯序极端学习机理论建立换热设备污垢预测模型,利用初始样本建立初始模型,随着工况变化,不断加入新的样本集,更新预测模型,实现换热设备污垢的在线预测。并通过引入正则参数权衡经验风险和结构风险,提高模型的泛化性能和预测精度。与传统神经网络建立的预测模型相比,基于在线贯序极端学习机的换热设备污垢预测模型训练速度更快,精度更高,泛化能力更好。为此,进一步基于MATLAB和LABVIEW混合编程设计了正则贯序极端学习机污垢预测系统,结果表明,该污垢预测系统可以实现换热设备污垢的在线实时预测,并且预测精度较高,预测效果较好。     

极限学习机优化及其拟合性分析

运用烟花算法(fireworks algorithm,FWA)优化极限学习机(extreme learning machine,ELM).首先烟花算法经过多次的迭代,确定M个最优的烟花,并且以极限学习机测试样本的RMSE作为烟花算法每次迭代的适应度函数,达到优化极限学习机的输入权值矩阵和隐含层偏差的效果.最后根据广义逆求出输出矩阵.通过对一维sin C函数的测试结果表明,烟花算法优化极限学习机能够以较少的隐含层节点数目达到更高的精度,比极限学习机的测试误差降低了29.58%.在以上基础上又做了对高斯正态分布函数的拟合实验,验证了烟花算法优化极限学习机比极限学习机拥有更好的拟合性能.     

基于FCM和SSA–ELM的超短期风功率预测

针对风电输出功率波动大、随机性强等特征引起风功率难以预测的问题,提出了基于模糊C均值聚类(Fuzzy C-Means,FCM)选取相似日和樽海鞘群算法优化极限学习机（SSA-ELM）的风电场超短期风功率预测模型。首先,采用FCM数据聚类方法,筛选出与预测日相关性较大的历史相似日,将其风速、温度、风向、气压等影响风功率的主要因素组成多输入样本集合;其次,通过训练集在训练过程中确定的网络参数,利用樽海鞘群算法在迭代过程中的充分探索和开发,优化极限学习机的输入权值矩阵及隐含层偏差值,建立樽海鞘群算法优化极限学习机的超短期风功率预测模型;最后,根据超短期风电并网的相关规定,针对河南省某风电场的实际数据,分别从基于相似日超短期预测、具有代表性的四季预测和滚动误差三方面进行仿真实验,与传统极限学习机（ELM）和BP神经网络模型进行对比分析,结果表明本文提出的模型收敛速度快,预测精度较高。证明了基于FCM和SSA-ELM的超短期风功率预测模型具有良好的追踪性和泛化性。     

中国便利店的照明能耗预测模型与主观评价

便利店销售额在传统零售业中增幅最高,照明在所调研样本总室内能耗中占比为43%。基于全国257家便利店的数据,探讨便利店的照明特征。采用多重线性回归方法建立照明能耗预测模型,采用因子分析方法探讨客观参数与主观评价的联系。研究表明,对便利店,考虑照明节能时需同步关注其主观评价的变化;进行照明设计时需因地制宜;照明能耗预测模型为ln y=0.479 ln x₁+ 0.248ln x₂-0.217（y为照明功率密度,x₁为单位面积照明造价,x₂为典型货架位置水平照度平均值）;顾客对照明充足度的“敏感性”比照明均匀度高;提高照度平均值有助于提高主观评价。     

LSTM-WBLS模型在日降水量预测中的应用

基于长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)降水量预测模型存在过拟合、时滞现象,而宽度学习系统(Broad Learning System,BLS) 无需多次迭代的特点有助于解决LSTM的上述缺点.加权宽度学习系统(Weighted Broad Learning System,WBLS)通过在BLS中引入加权惩罚因子约束分配样本权重,降低噪声和异常值对降水量预测精度的影响.本文提出一种LSTM-WBLS日降水量预测模型,选取湖北省巴东站日降水量进行实证研究,并考虑气压、气温、湿度、风速和日照等因素对降水量的影响.实验结果表明,与现有的预测模型相比,LSTM-BLS模型在RMSE、MAE和R²等评价指标上均有显著提升.不同时间步长下,本文模型预测精度均优于现有模型,验证了其稳定性.与LSTM相比,WBLS直接计算权重的特点使得LSTM-WBLS的运算效率并未降低.     

透水铺装材料湿物理性质测定

为获取典型透水铺装材料的湿物理性质,以用于进行透水铺装热湿传递计算,进而科学评价其蒸发降温效果。以中国居住区广泛使用的3种透水铺装材料：烧结陶瓷透水砖（TC）、再生骨料混凝土透水砖（ZS）和普通透水砖（PT）为研究对象,参考相关标准,采用真空饱和实验测试了透水铺装材料的表观密度ρ、开放孔隙率φ及真空饱和含湿量w_vac;采用单面浸泡实验测试了毛细饱和含湿量w_cap及吸水系数A;采用渗透实验测试了其渗透系数k_T。通过对测试结果进行误差分析,建立了透水铺装材料与液态水相关的湿物理性质数据库。通过对比3种材料测试数据发现：保水性能方面,ZS最优、PT次之、TC最差;吸水性能方面,TC最优、PT次之、ZS最低,表明材料保水与吸水性能并非正相关;渗透性能方面,TC性能最优、PT次之、ZS最弱,在满足渗透性能的前提下,PT最有利于吸水后的蒸发降温。     

基于GA-WPT-ELM的6061铝合金表面粗糙度预测

为了提高工件表面粗糙度预测的准确性,针对振动信号特征识别和表面粗糙度预测建模时多个参数难以同步优化和人工经验调优误差较大的问题,提出基于遗传算法（GA）的信号特征识别和表面粗糙度预测的优化算法. 对采集的6061铝合金铣削振动信号进行小波包变换（WPT）和多个特征提取,利用GA优化WPT母小波和特征向量;将信号特征向量和表面粗糙度分别作为极限学习机（ELM）的输入和输出,对预测模型训练的同时,利用GA优化ELM隐含层的神经元个数;对训练好的预测模型进行测试. 实验结果表明,通过GA对振动信号识别和表面粗糙度预测的3类参数同步优化,获得了最佳的信号特征和较高的表面粗糙度预测精度,节省了建模分析计算成本.     

玉米品种识别的集成极端学习机方法

不同品种的玉米种子外观上存在细小差异,利用计算机视觉进行快速、客观、准确的品种检测和识别,是实现农业生产自动化的必要手段。利用玉米品种之间存在的差异性,提取玉米种子的几何、纹理、颜色等特征参数,采用差异演化算法优化极端学习机的初始参数,构建集成极端学习机,学习不同玉米的特征数据,以识别玉米品种,进行分类精度判断。对京粘一号、绿色超人、雪糯88等3个玉米品种进行分类测试,实验结果表明,集成极端学习机可有效提高玉米品种识别的准确率。     

基于BiLSTM-SA-TCN时间序列模型在股票预测中的应用

针对股票预测模型存在时效性和预测功能单一化的问题，本文在长短期记忆网络（LSTM）的基础上，提出了融合自注意力机制（SA）和时间卷积网络（TCN）的双向长短期记忆（BiLSTM）神经网络（BiLSTM-SA-TCN）股票预测模型.BiLSTM-SA-TCN模型中的学习单元和预测单元可以有效学习重要的股票数据，同时能够抓取长时间的依赖信息，输出次日股票收盘价预测值.实验结果表明，BiLSTM-SA-TCN模型在多个数据集上的预测结果更加稳定，模型泛化能力较高，在对比实验中，BiLSTM-SA-TCN模型在大部分数据集上均方根误差最小，平均绝对值误差最小，拟合度R²最优.     

NSVR硬岩隧道掘进机刀盘扭矩预测分析

为了避免硬岩隧道掘进机（TBM）刀盘受困,提出TBM刀盘扭矩的非线性支持向量回归（NSVR）预测模型来指导TBM掘进施工.结合吉林引松供水工程现场掘进大量数据,研究TBM刀盘扭矩与掘进参数间的相关关系,得到刀盘扭矩与围岩类别、刀盘转速和推进速度具有明显相关关系：随着围岩强度由强到弱,推进速度对刀盘扭矩的影响逐渐变弱,刀盘转速对刀盘扭矩的影响逐渐变强.基于这种相关关系,建立刀盘扭矩NSVR预测模型,并将该模型应用于吉林引松隧道工程,对按1：1划分的19 854个训练样本和19 854个测试样本的刀盘扭矩进行预测.预测结果表明：训练样本集和测试样本集的平均相对预测误差分别为11.3%和12.9%,测试样本集中相对预测误差高于60%的有516个测试样本,占测试样本集总数的2.6%.各项数据表明,在给定刀盘转速、推进速度和围岩类别条件下,建立的刀盘扭矩NSVR预测模型具有较高的预测精度.     

Effect of exhaust gas recirculation and intake pre-heating on performance and emission characteristics of dual fuel engines at part loads

Achieving simultaneous reduction of NO _x , CO and unburned hydrocarbon (UHC) emissions without compromising engine performance at part loads is the current focus of dual fuel engine research. The present work focuses on an experimental investigation conducted on a dual fuel (diesel-natural gas) engine to examine the simultaneous effect of inlet air pre-heating and exhaust gas recirculation (EGR) ratio on performance and emission characteristics at part loads. The use of EGR at high levels seems to be unable to improve the engine performance at part loads. However, it is shown that EGR combined with pre-heating of inlet air can slightly increase thermal efficiency, resulting in reduced levels of both unburned hydrocarbon and NO _x emissions. CO and UHC emissions are reduced by 24% and 31%, respectively. The NO _x emissions decrease by 21% because of the lower combustion temperature due to the much inert gas brought by EGR and decreased oxygen concentration in the cylinder.     

Simulation of VGT control based on charge oxygen concentration

A turbocharged diesel engine model was built with the GT-Power software,and experimentally verified.Then two different control variables for the control of the variable geometry turbocharger（VGT）were described,and their distinct effects on engine performance,i.e.NOxand soot emissions and fuel consumption,were simulated and compared on the basis of this model.The results showed that NOxemissions decreased obviously with the increase of exhaust gas recirculation（EGR）rate at constant boost pressure condition,but soot emissions and fuel consumption considerably increased.It was a good way to reduce NOxemissions without increasing fuel consumption and soot emissions when VGT was controlled to maintain the excess oxygen ratio unchanged as EGR rate increases.     

某2 027 t/h锅炉变工况掺烧污泥燃烧特性研究

采用Fluent软件,针对某2 027 t/h四角切圆煤粉锅炉不同负荷下单独燃烧煤粉、煤粉和污泥混烧工况进行了数值模拟,研究了炉内流动、燃烧和NOx排放特性。结果表明：模型能够模拟锅炉燃烧过程,模拟误差在10%以内;掺混污泥对炉内速度场影响较小,掺混污泥后,水分蒸发吸热,炉膛整体温度水平下降,中上层燃烧器区域CO和HCN生成量增加,还原性气氛增强,NOx生成受到抑制;掺混10%比例污泥后,600 MW,510 MW,450 MW工况下平均温度峰值分别降低了15.5 K,8.2 K,3.1 K,NOx排放分别降低10.9%,13.1%,8.1%。     

燃瓦斯气蓄热式加热炉再燃低氮改造数值模拟

为实现燃瓦斯气加热炉氮氧化物(NOx)排放低于200 mg/m3(O2体积分数3.5%)的要求,提出高效的再燃低氮改造方案.通过数值计算和工业试验相结合的方法对其进行验证.采用FLUENT软件计算不同再燃瓦斯气比例和当量比下,不同截面温度及NOx质量浓度分布,NOx生成还原特性和瓦斯气未燃尽率等.根据优化的数值计算结果对加热炉进行改造,进行连续一周的工业试验.结果表明:增加再燃比,燃烧空间高温区域比例降低,热力型NOx生成量减少且减幅增大,再燃作用对NOx的还原率先升高后降低.当再燃比为0.20时,再燃作用还原NOx的效率最高.增加再燃比或降低主燃区当量比将降低NOx浓度,但瓦斯气未燃尽率升高.通过与工业试验对比,验证了计算的可靠性.当再燃比为0.15~0.20,主燃区当量比为1.15~1.20时,NOx质量浓度最高值约160 mg/m3,均值约130 mg/m3(O2体积分数3.5%),且瓦斯气未燃尽率较低.     

Experimental study of effects of oxygen concentration on combustion and emissions of diesel engine

Effects of oxygen concentration on combustion and emissions of diesel engine are investigated by experiment. The intake oxygen concentration is controlled by adjusting CO₂. The results show that very low levels of both soot and NO _x emissions can be achieved by modulating the injection pressure, timing, and boost pressure at the low levels of oxygen concentration. However, both CO and HC emissions and fuel consumption distinctly increase at the low levels of oxygen concentration. The results also indicate that NO _x emissions strongly depend on oxygen concentration, while soot emissions strongly depend on injection pressure. Decreasing oxygen concentration is the most effective method to control NO _x emissions. High injection pressure is necessary to reduce smoke emissions. High injection pressure can also decrease the CO and HC emissions and improve engine efficiency. With the increase of intake pressure, both NO _x and smoke emissions decrease. However, it is necessary to use the appropriate intake pressure in order to get the low HC and CO emissions with high efficiency. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50636040, 50676066)     

过量空气系数对燃煤锅炉SNCR脱硝的影响

为探究NOx超低排放规律,数值模拟研究了总过量空气系数、主燃区过量空气系数对某330 MW燃煤锅炉NOx排放的影响。结果表明,炉膛内速度流场和温度场具有协同性,且协同程度越高,温度上升越快,其NOx生成也越多;NOx沿着环状温度场集中生成,并富集在炉膛四周。主燃区喷尿素可有效降低炉膛内整体NOx浓度。对比喷尿素前后发现：NOx浓度随总过量空气系数减小而变小;主燃区过量空气系数越小,NOx浓度也越小,最佳主燃区过量空气系数为0.92。     

燃煤锅炉掺烧卡车轮胎粉末的数值模拟研究

为了分析掺烧橡胶燃料对燃煤锅炉的影响,采用烟煤,用卡车轮胎粉末作为主要掺烧对象,掺烧比例分别为20%,40%,60%。根据Fluent模拟结果,绘制了4个工况下锅炉中部宽度方向上的温度及NOx分布云图,以及高度方向相应的折线图,得到了煤粉和卡车轮胎粉末混燃时锅炉内温度分布及污染物生成情况。研究表明,随着卡车轮胎粉末掺烧比例的扩大,炉膛中心温度逐渐增大,炉膛出口处的NOx排放量逐渐增大。     

冷凝式双氧法脱硫脱硝一体化工艺

SO_2和NO_x是导致酸雨、雾霾以及造成温室效应的主要污染物之一。有效控制煤燃烧产生的SO_2和NO_x等污染物是绿色发展的必然要求。设计了脱硫脱硝一体化的工艺。利用臭氧将烟气中的NO氧化为易溶于水的NO_2;然后通过催化激活的双氧水,将残余的NO氧化为NO_2;最后引入吸收塔内同时完成脱硫脱硝。脱硫剂采用MgO代替常规的CaO。该一体化工艺的脱硫效率可达98%以上,NO_x排放值控制在50 mg/m~3以下,脱硫产物采用温差结晶的方式,生成的产物可作为农肥的原材料。     

重污染天气下大气污染排放源强的快速估算方法

针对以往大气污染排放源强估算时多采用排放因子法计算大气排放源强,存在着受排放源类别不全、排放清单的不确定性、人力物力财力因素制约,以及企业上报数据不准确,存在偷排多排的情况等问题,利用重污染天气城市各区域空气质量数据,采用泰森多边形确定区域特征长度、大气箱式模型估参的方法,快速确定各污染物的排放源强,建立较为简便的大气污染排放源强估算模式.对哈尔滨市采暖期的大气污染源强估算结果表明:NOx、SO2、CO总的估算排放源强为436.33,154.82和8 566.82 t/d.对源强估算算法进行精确度检验,其相对中值误差小于30%,适合作为区域大气污染物排放模拟与预测的模型理论基础.     

掺烧煤热解气和生物质气对锅炉NOx排放的影响

对煤热解气和生物质气耦合煤粉进行了模拟,研究了不同组分的掺烧气体条件下锅炉NOx排放规律。结果表明,与原煤燃烧相比,掺烧煤热解气和生物质气均可降低锅炉NOx排放量。烟道出口处,原煤燃烧工况下NOx浓度值为244.2 mg/m3,比掺烧煤热解气时的NOx浓度值高出44.7 mg/m3,比掺烧生物质气时的NOx浓度值高出28.1 mg/m3。燃气组分中CHi基元成分越高,NOx排放值越低。