基于卷積長短期記憶網(wǎng)絡的加熱爐溫度場實時預測方法

李 濤，王艷麗

(中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271)

加熱爐是煉化裝置的重要設備，若其燃燒過程不穩(wěn)定，在運行過程中，可能會在隨機位置出現(xiàn)局部超溫。針對易結焦工藝介質，若加熱爐的某局部位置長時間運行在超溫狀態(tài)，會導致爐管破壞失效，因此必須采取措施優(yōu)化加熱爐的燃燒狀況【1】。但加熱爐設備龐大、環(huán)境惡劣，難以對有關物理量參數(shù)進行在線測量，導致燃燒調整得不到可靠的依據(jù)，難以實現(xiàn)燃燒優(yōu)化運行。因此可以采取軟測量的方案以獲得工業(yè)加熱爐溫度場。

軟測量指的是在工業(yè)生產(chǎn)中通過已經(jīng)得到的測量值，結合計算機等應用技術，對難以測量和不能測量的變量進行數(shù)學推斷，從而得到不能直接測量的重要變量的值。軟測量具有動態(tài)響應迅速的優(yōu)勢，可以連續(xù)給出工業(yè)過程中的重要變量的值。

軟測量模型可以劃分為基于原理的軟測量模型(Model-Driven Models，簡稱MDM)以及基于數(shù)據(jù)的軟測量模型(Data-Driven Models，簡稱DDM【2】，又稱為數(shù)據(jù)驅動的軟測量模型)。

其中MDM用于工業(yè)過程中所涉及的復雜物理化學等有關理論知識，原理模型通常數(shù)值計算精度較高、可解釋性強。但是基于機理的傳統(tǒng)模型往往由大量代數(shù)方程組組成，計算量大、收斂慢，難以滿足軟測量實時性的要求。CFD是計算流體力學(Computational Fluid Dynamics)的縮寫，也是MDM的一種。它利用數(shù)值分析的方法，可解決燃燒及流體流動的問題。加熱爐溫度、流量等工況數(shù)據(jù)可以作為CFD計算的依據(jù)，據(jù)此可以得到加熱爐內部的溫度計算值。……