基于VMD-ConvKELM算法的燃气计量检测系统.pdf
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1、收稿日期:作者简介:孙秀卿()硕士/工程师.基于 算法的燃气计量检测系统孙秀卿 杨天龙 吉恒洲 朱昕姝(陕西省天然气股份有限公司 北京博思达新世纪测控技术有限公司)摘 要 燃气流量计量中存在信号噪声干扰和气流扰动 不能满足冶金、燃气、发电等工业领域精确计量需求 文章设计了一种基于气体流量传感器采集与变分模态分解()滤波优化预测补偿的燃气流量检测系统 在气体流量传感器采集信号进行变分模态分解的滤波处理 并使用卷积计算核极限学习机()预测模型对数据误差进行预测补偿 实验结果表明 方法在信号分解和误差预测补偿任务中具有优越的性能 通过对比不同算法的预测精度 结果显示 优化的燃气计量检测能够有效地测量
2、实际流量值 具有较高精度且结果更加稳定可靠关键词 燃气流量 变分模态分解 卷积计算核极限学习机 滤波补偿文献标识码:文章编号:()(.)().().钢铁工业是国民经济的支柱性产业 同时也是能源消耗和二氧化碳排放密集型产业 节能降碳潜力巨大 而钢铁行业的燃气计量不仅是节能减排的前提 也是评价能源利用、节能减排效果的技术手段和有力措施 燃气流量计主要包括涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、转子流量计、孔板流量计和超声波流量计等 其中气体涡轮流量计具有组成简单、安装维修方便、宽量程比、抗震性能好、故障率低、对气体燃料种类适应性强和响应速度较快等优点 广泛应用在钢铁、天然气储运各个工序 但是由冶 金
3、能 源 于安装环境的不确定性 会导致测量时出现误差影响准确度 所以涡轮流量计的输出信号需要经过滤波和数据预测模型进行补偿 从而提升燃气流量的检测计量精度 燃气流量计部分组件及工作过程 燃气流量计部分组件燃气流量计部分组件包括气阀门、整流器、转速流量转换器、气室、主控芯片和控制端等如图 所示 其中主控芯片为某公司生产的一款 位 该主控芯片丰富的外部接口可实现气体涡轮流量计功能 主要包括模拟输入输出端口()可以用于接收模拟信号或发送模拟信号 数字输入输出端口()可以用于接收数字信号或发送数字信号 串行通信接口(、)可以用于实现与其他设备的串行通信 中断请求输入输出端口()可以用于接收或发送 中 断
4、 请 求 信 号 定 时 器 模 块()可以用于生成精确的时间延迟或测量时间间隔图 燃气流量计部分组件 工作过程气阀门控制气流的通断 首先燃气经过整流器后流动状态变得平稳 再进入流量计 涡轮开始转动 涡轮的转速与气流的流速成正比 然后 流量测速传感器捕捉气体流量的变化并转换为相应的电信号 电信号可以被仪表内部的电路放大、整形 并输出给信号处理和显示部分 控制器单元实时显示气体流量数据 滤波算法与预测补偿算法 变分模态分解滤波由于测量误差及电路波动等原因 收集到的信号数据存在误差 使用变分模态分解()进行数据滤波处理可以减少误差()算法约束变分模型将信号数据分解成一系列多个频率模态分量()在频率
5、域内迭代更新求解最佳 模型解 首先将数据分解为 个模态分量 初始化模态分量频率 迭代次数不断增加 设定迭代判断条件 更新频率分量和当前模态数()上述步骤循环往复 迭代至满足条件为止 最终条件为判别精度符合期望要求该方法通过对中心频率和模态基频带参数的调整 将信号分解为多个频率和振幅逐渐变化的 分量 能够同时捕捉时空特征和长期依赖关系 可以在处理平稳信号和非线性信号时获得更好的分解结果 有效地处理时序数据并具有良好的特征提取 改进的 算法基于卷积计算核极限学习机()的燃气计量预测补偿模型 该模型利用 对流量数据进行时序建模和预测补偿 提高误差补偿的准确性和鲁棒性 预测模型流程:()对原始转数传感
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