本發(fā)明涉及天然氣脫碳的
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種運(yùn)用灰色系統(tǒng)gm(1,n)模型的天然氣脫碳裝置效果分析方法。
背景技術(shù)：
：目前脫碳裝置已經(jīng)廣泛運(yùn)用于天然氣凈化、lng及相關(guān)化工領(lǐng)域。裝置的穩(wěn)定性和可控程度極大影響到整個(gè)工廠(chǎng)的正常生產(chǎn)。傳統(tǒng)的dcs(分散控制)系統(tǒng)控制和合hysys(油氣加工模擬軟件)建模只能通過(guò)工藝參數(shù)對(duì)脫碳裝置進(jìn)行調(diào)控，但是對(duì)于具體情況下的調(diào)控方式和各控制點(diǎn)設(shè)定值的合理性不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，在突發(fā)情況時(shí)由于控制員不了解自身操作方式給整個(gè)裝置帶來(lái)的影響，很難做出及時(shí)準(zhǔn)確的判斷。加上工廠(chǎng)的班組倒班制度使得控制員周期性的更換，在控制上不具被連續(xù)性，對(duì)工廠(chǎng)正常生產(chǎn)產(chǎn)生較大的影響。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明目的在于克服上述
背景技術(shù)：
的不足，而提供一種運(yùn)用灰色系統(tǒng)gm(1,n)模型的天然氣脫碳裝置效果分析方法。本發(fā)明不僅能對(duì)現(xiàn)有控制參數(shù)進(jìn)行不同工況和不同累計(jì)運(yùn)行時(shí)間下的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)性分析及時(shí)判斷出不同工況下，各控制點(diǎn)當(dāng)前參數(shù)對(duì)整個(gè)裝置運(yùn)行的利弊，而且能對(duì)所有控制點(diǎn)進(jìn)行利弊程度分析，確定各控制點(diǎn)間強(qiáng)弱與大小，指導(dǎo)人員合理控制。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的運(yùn)用灰色系統(tǒng)gm(1,n)模型的天然氣脫碳裝置效果分析方法，包括如下步驟：s1：以在線(xiàn)分析儀測(cè)得天然氣脫碳裝置內(nèi)的co2濃度為參考序列，以x0(0)(j)表示，其中j＝1，2，…，n；以天然氣脫碳裝置的進(jìn)氣量、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、貧液循環(huán)量、貧液入塔溫度、吸收塔液位、塔頂溫度、塔底溫度為比較序列，分別以x1(0)(j)、x2(0)(j)、x3(0)(j)、x4(0)(j)、x5(0)(j)、x6(0)(j)、x7(0)(j)、x8(0)(j)表示，其中j＝1，2，…，n；s2：建立灰色系統(tǒng)gm(1,n)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，判斷出不同工況下各控制點(diǎn)當(dāng)前參數(shù)對(duì)天然氣脫碳裝置運(yùn)行的利弊，具體過(guò)程如下：s201：對(duì)s1中的參考序列和比較序列做灰色一次累加生成處理，得到生成數(shù)列將數(shù)列的時(shí)刻i＝1,2,...,n看作連續(xù)的變量t，則可將數(shù)列作為時(shí)間t的函數(shù)s202：令(式i)為gm(1,n)模型的原始形式，式i中的參數(shù)列記為α＝(a,b1,b2,...,bn-1)t，再令將式i按差分法離散，可得到線(xiàn)性方程組：按照最小二乘法，得：其中，bt表示b的轉(zhuǎn)置矩陣，b-1表示b的逆矩陣；s203：利用兩點(diǎn)滑動(dòng)平均法，可得矩陣：求出后，微分方程(式i)便確定了；若n-1＜n，則方程組(式ii)的方程個(gè)數(shù)少于未知數(shù)的個(gè)數(shù)，此時(shí)，btb是奇異矩陣，我們無(wú)法利用(式iii)式得到我們稱(chēng)這時(shí)的信息為貧信息。考慮到向量的元素實(shí)際上是各子因素對(duì)母因素影響大小的反映，因此，引入矩陣m對(duì)αtα做加權(quán)極小化。對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)減弱的子因素加以較大的權(quán)，對(duì)有發(fā)展?jié)摿Φ淖右蛩丶右暂^小的權(quán)，這樣做可把未來(lái)的可能情形也考慮進(jìn)來(lái)，使之更好地反映未來(lái)的實(shí)際情況；具體地，令m＝diag(α1,α2,...,αn)，其中，若xi對(duì)x1的影響有減弱的趨勢(shì)，則αi相應(yīng)較大；反之，若xi對(duì)x1的影響有增加的趨勢(shì)，則αi相應(yīng)較小，此時(shí)，計(jì)算向量可采用公式：s3：將求得的參數(shù)列α＝(a,b1,b2,…bn-1)t代入微分方程中，按各影響因子關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序，確定影響天然氣脫碳裝置效果的主要因子的強(qiáng)弱與大小。上述技術(shù)方案中，所述步驟s1中，co2濃度的參考序列x0(0)(j)的公式為：x0(0)(j)＝(x0(0)(1)，x0(0)(2)，…，x0(0)(j))，式中，x0(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時(shí)刻的co2濃度，其中j＝1，2，…，n。上述技術(shù)方案中，所述步驟s1中：進(jìn)氣量的比較序列x1(0)(j)的公式為：x1(0)(j)＝(x1(0)(1)，x1(0)(2)，…，x1(0)(j))，式中，x1(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時(shí)刻的進(jìn)氣量，其中j＝1，2，…，n；進(jìn)氣壓力的比較序列x2(0)(j)的公式為：x2(0)(j)＝(x2(0)(1)，x2(0)(2)，…，x2(0)(j))，式中，x2(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時(shí)刻的進(jìn)氣壓力，其中j＝1，2，…，n；進(jìn)氣溫度的比較序列x3(0)(j)的公式為：x3(0)(j)＝(x3(0)(1)，x3(0)(2)，…，x3(0)(j))，式中，x3(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時(shí)刻的進(jìn)氣溫度，其中j＝1，2，…，n。上述技術(shù)方案中，所述步驟s1中：貧液循環(huán)量的比較序列x4(0)(j)的公式為：x4(0)(j)＝(x4(0)(1)，x4(0)(2)，…，x4(0)(j))，式中，x4(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時(shí)刻的貧液循環(huán)量，其中j＝1，2，…，n；貧液入塔溫度的比較序列x5(0)(j)的公式為：x5(0)(j)＝(x5(0)(1)，x5(0)(2)，…，x5(0)(j))，式中，x5(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時(shí)刻的貧液入塔溫度，其中j＝1，2，…，n。上述技術(shù)方案中，所述步驟s1中：吸收塔液位的比較序列x6(0)(j)的公式為：x6(0)(j)＝(x6(0)(1)，x6(0)(2)，…，x6(0)(j))，式中，x6(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時(shí)刻的吸收塔液位，其中j＝1，2，…，n；塔頂溫度的比較序列x7(0)(j)的公式為：x7(0)(j)＝(x7(0)(1)，x7(0)(2)，…，x7(0)(j))，式中，x7(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時(shí)刻的塔頂溫度，其中j＝1，2，…，n；塔底溫度的比較序列x8(0)(j)的公式為：x8(0)(j)＝(x8(0)(1)，x8(0)(2)，…，x8(0)(j))，式中，x8(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時(shí)刻的塔底溫度，其中j＝1，2，…，n。上述技術(shù)方案中，所述步驟s201中，灰色一次累加生成處理的公式為：式中，i＝1,2,...,8；j＝1，2，…，n。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：其一、本發(fā)明的分析方法首先通過(guò)數(shù)據(jù)收集確定子、母因子，然后對(duì)設(shè)有n個(gè)數(shù)列的做累加生成數(shù)列，在通過(guò)一系列運(yùn)算，利用兩點(diǎn)滑動(dòng)平均的思想得到矩陣，最后將得到的發(fā)展系數(shù)a和驅(qū)動(dòng)項(xiàng)b通過(guò)帶入微分方程中，完成分析，不僅能對(duì)現(xiàn)有控制參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，及時(shí)判斷出不同工況下，各控制點(diǎn)當(dāng)前參數(shù)對(duì)整個(gè)裝置運(yùn)行的利弊，而且能對(duì)所有控制點(diǎn)進(jìn)行利弊程度分析，確定各控制點(diǎn)間強(qiáng)弱與大小，指導(dǎo)人員合理控制。其二，本發(fā)明的灰色系統(tǒng)理論指出用離散的隨機(jī)數(shù)，經(jīng)過(guò)生成變?yōu)殡S機(jī)性被顯著削減的較有規(guī)律的生成數(shù)，這樣便可以對(duì)變化過(guò)程做較長(zhǎng)時(shí)間的描述，進(jìn)而建立微分方程形式的模型，建模的實(shí)質(zhì)是建立微分方程的系數(shù)，本發(fā)明的分析方法的計(jì)算法簡(jiǎn)單，易于編程，最終能以此進(jìn)行控制優(yōu)化。其三，本發(fā)明成本低廉，能有效運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。有分析精度可調(diào)功能，不用特定數(shù)據(jù)，無(wú)需安裝特殊儀表或取樣分析儀器。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，僅作舉例而已。同時(shí)通過(guò)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解。本發(fā)明的一種運(yùn)用灰色系統(tǒng)gm(1,n)模型的天然氣脫碳裝置效果分析方法，在此我們選取了工廠(chǎng)從開(kāi)車(chē)到停工整個(gè)過(guò)程中脫碳裝置運(yùn)行的7組典型數(shù)據(jù)，分析脫碳裝置反應(yīng)：中各控制點(diǎn)當(dāng)前參數(shù)對(duì)整個(gè)裝置運(yùn)行的利弊，對(duì)所有控制點(diǎn)進(jìn)行利弊程度分析。在忽略環(huán)境干擾、人為操作因素等問(wèn)題后，全面反應(yīng)不同進(jìn)氣量情況下整個(gè)裝置的運(yùn)行效果，找出影響脫碳效果的主要因子以指導(dǎo)具體生產(chǎn)操作。參考序列(母因子)x0，比較序列(子因子)x1...x8見(jiàn)表1。表1各因子觀(guān)測(cè)值序列/數(shù)據(jù)項(xiàng)1234567x0含碳量ppm7.978.038.17.998.028.068.05x1進(jìn)氣量nm3/h79858958461181062118011355749833173689x2進(jìn)氣壓力mpa6.486.566.196.315.8166.08x3進(jìn)氣溫度℃48.345.746.939.84546.247.3x4貧液循環(huán)量m3/h134.4135.2134.2131.7129.5129.8129.7x5貧液入塔溫度℃53.851.85446.751.751.852.3x6吸收塔液位％5548.14664.858.157.155.2x7塔頂溫度℃53.351.553.747.151.551.752x8塔底溫度℃52.95154.248.453.352.952.9建立gm(1,7)模型計(jì)算過(guò)程如下：對(duì)作ago累加生成：矩陣b的構(gòu)造：矩陣y的構(gòu)造：系統(tǒng)發(fā)展系數(shù)a和驅(qū)動(dòng)項(xiàng)b的生成：將上述求得參數(shù)帶入微分方程中：從上述微分方程中，可以看出進(jìn)氣量、進(jìn)氣溫度對(duì)系統(tǒng)影響微弱，貧液入塔溫度和循環(huán)量對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生正向影響，促進(jìn)脫碳效果。但貧液循環(huán)量影響效果有限，所以在生產(chǎn)操作中維持一定貧液循環(huán)量并保持穩(wěn)定，不必做大的調(diào)整。原料氣進(jìn)氣壓力對(duì)系統(tǒng)沖擊大，并對(duì)脫碳效果影響劇烈。若超過(guò)額定壓力則會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)異常最終導(dǎo)致脫碳不合格。所以在保證一定進(jìn)氣量的同時(shí)還要注意限壓。進(jìn)氣溫度和吸收塔液位對(duì)脫碳效果也有一定逆向影響但影響較小。吸收塔內(nèi)部環(huán)境溫度(塔底、塔頂穩(wěn)定)是影響脫碳反應(yīng)的主觀(guān)因素。任何化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下會(huì)促進(jìn)反應(yīng)但超過(guò)零界溫度則會(huì)阻礙反應(yīng)。由此可見(jiàn)當(dāng)前工況塔內(nèi)環(huán)境溫度對(duì)脫碳效果產(chǎn)生逆向影響。下步必須進(jìn)行降溫操作改進(jìn)。本說(shuō)明書(shū)未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。當(dāng)前第1頁(yè)12