基于遷移學習的濕式球磨機多工況負荷參數(shù)軟測量.pdf

1、濕式球磨機是廣泛應用于煤炭、磨礦、電力和冶金等流程工業(yè)領域常用的高能耗設備，其運行過程具有參數(shù)時變、強耦合性、高度非線性和多尺度等復雜特性。受限于物理條件、技術水平和過程機理復雜性等因素，如何控制其過程的優(yōu)化運行一直是學術界和工業(yè)界的研究重點，實時準確檢測濕式球磨機負荷參數(shù)是實現(xiàn)該復雜運行過程的關鍵因素之一，這些負荷參數(shù)主要包括料球比(Material to Ball Volume Ratio，MBVR)、礦漿濃度(Pulp Densi

2、ty，PD)和充填率(Charge Volume Ratio，CVR)等。上述負荷參數(shù)代表磨機內部的工作狀態(tài)，能夠準確反映磨機負荷狀態(tài)，對于磨礦作業(yè)環(huán)節(jié)的質量控制、磨礦效率和能耗降低起著至關重要的作用，實時準確地檢測這些磨機負荷參數(shù)對提高磨礦產品質量和磨礦生產率、降低磨機能耗及保證工業(yè)過程的安全運行意義重大。但是這些負荷參數(shù)缺少有效的檢測方法，嚴重制約了濕式球磨機的控制水平和生產效率的提高及穩(wěn)定運行。
　　在工業(yè)生產過程中，軟測量

3、技術通常被用來有效地解決難以直接測量的過程參數(shù)問題，其主要是通過建立易測輔助變量與難測主導變量之間的數(shù)學關系，進而對待測變量進行測量或估計。但是在濕式球磨機實際運行過程中，由于運行任務與設定值的變化、產品類型、過程負荷等條件的變化或者原料性質、過程生產方案的變動等，將會導致生產過程工況發(fā)生改變，系統(tǒng)運行表現(xiàn)出多模態(tài)的特性。濕式球磨機在復雜多工況條件下會出現(xiàn)未知模態(tài)，不同的模態(tài)下球磨機負荷參數(shù)的輔助變量和待測主導變量的數(shù)據分布和空間結構不

4、一樣，即發(fā)生了工況的遷移，此時傳統(tǒng)的磨機負荷參數(shù)軟測量建模方法將不再適用或者無法得到滿意的結果。針對上述濕式球磨機運行過程中工況發(fā)生遷移的問題，本文采用實驗球磨機軸承振動信號作為負荷參數(shù)軟測量模型的輸入變量，提出了一種基于遷移學習的濕式球磨機多工況負荷參數(shù)軟測量建模方法。遷移學習，顧名思義，從源領域中學習知識系統(tǒng)并應用到目標領域中解決目標領域中存在的相似問題。在此將遷移學習應用到濕式球磨機負荷參數(shù)軟測量建模過程中，可以在一定程度上解決復

5、雜多工況未知模態(tài)的負荷參數(shù)軟測量問題。
　　本文以濕式球磨機磨礦過程的負荷監(jiān)測為研究背景，以準確預測磨機負荷參數(shù)為目標，通過實驗室球磨機開展了磨機負荷參數(shù)軟測量方法的研究。本文主要工作歸納如下：
　　(1)對濕式球磨機負荷參數(shù)軟測量的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行了分析，深入了解濕式球磨機的運行機理和磨礦過程原理，同時簡述了磨機負荷參數(shù)對磨礦生產率的影響。
　　(2)針對濕式球磨機在復雜多工況條件下會出現(xiàn)的未知遷移模態(tài)，在實驗

6、室濕式球磨機上開展磨機多工況負荷參數(shù)軟測量實驗，實驗過程中采集球磨機軸承振動信號數(shù)據，然后對原始信號進行一定的數(shù)據預處理操作，最后對其分析不同工況條件下的數(shù)據模態(tài)分布和不同工況之間的差異性度量。
　　(3)采用一般的軟測量方法對濕式球磨機負荷參數(shù)進行實驗，比如傳統(tǒng)軟測量方法和即時學習軟測量方法。
　　(4)針對濕式球磨機運行過程中工況發(fā)生遷移的目標領域模態(tài)待測變量中帶有少量標簽的情況，對源領域工況向目標領域工況的遷移學習，采