[發明專利]基于GA-SQP混合優化策略的低溫熱實時優化系統

有效

• 申請號: 201110263252.X
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN102360181A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 馬素娟;廖興發;張高博;陳繼;宋國營
• 申請（專利權）人: 上海優華系統集成技術有限公司;廣州市優華過程技術有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司 11254
• 代理人: 劉伍堂

技術領域

本發明涉及先進制造與自動化領域，具體地說是一種基于GA-SQP混合優化策略的低溫熱實時優化系統。

背景技術

近年來，石化企業在“大系統能量綜合利用”的框架下，對于全廠的低溫熱系統進行了探索，形成了涵括多套生產裝置的新型低溫熱綜合利用系統。這些新型低溫熱綜合利用系統大大降低了企業能耗，并且獲得了巨大的經濟效益。但新型低溫熱綜合利用系統在運行中普遍存在以下幾個問題：

1．系統龐大復雜，涉及裝置多，熱源和熱阱分散，難以統一管理和調度；

2．測量點分散，部分關鍵節點缺乏測量儀表，管理人員難以全面掌握系統實時運行狀況；

3．管理停留在經驗操作階段，缺乏合理的數學優化模型輔助調度人員決策，受加工方案、加工負荷、氣候環境，以及管理人員業務水平限制，系統運行常偏離最優點，節能效果達不到設計值。

因此，設計一種能夠優化低溫熱整體工藝的低溫熱實時優化系統是至關重要的。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供了一種能夠優化低溫熱整體工藝的基于GA-SQP混合優化策略的低溫熱實時優化系統。

為了達到上述目的，本發明包括實時數據庫、低溫熱系統軟測量模塊、能耗優化模塊、用戶界面和基于Flash實時信息發布模塊，其特征在于：過程控制系統將采集到的溫度、壓力、流量等過程數據傳送至實時數據庫；實時數據傳送至軟測量模塊，對數據進行校正處理，輸出軟測量計算結果存入實時數據庫；用戶通過應用操作界面配置實時模型參數：能耗折算系數，并存入實時數據庫；能耗優化模塊通過實時數據庫接口讀取實時數據：過程數據與模型參數，生成實時優化模型，然后通過優化算法求解，并將實時模擬計算結果：實時模擬計算結果與實時優化調度方案，通過實時數據庫接口存入實時數據庫；用戶通過應用操作界面配置仿真計算參數，并生成仿真指令；能耗優化模塊接收到仿真指令后，開始仿真計算，計算完成后，將仿真計算結果傳送至用戶界面；基于Flash實時信息發布模塊通過實時數據接口讀取實時數據，然后通過Flash實時顯示在Web流程圖中；用戶界面讀取實時優化調度方案數據、實時模擬計算結果數據和仿真計算結果數據。

所述的能耗優化模塊依序完成如下步驟：步驟a1.過程數據和能耗折算系數通過實時數據接口模塊傳送至能耗優化模塊；步驟b1.數據處理，剔除誤差；步驟c1.?判斷是否啟動優化計算，如果不是進行步驟d1,如果是進行步驟e1;步驟d1.?根據能耗計算模型進行模擬計算，計算完成后將能耗值傳遞給優化模塊，同時輸出模擬計算結果；步驟e1:?根據GA-SQP優化策略調整優化變量：水量和水溫，并傳入能耗計算模型中，由能耗計算模型計算出能耗值并返回到優化模塊，優化計算完成后，輸出優化計算結果。

所述的能耗計算模型的模擬計算流程如下：步驟a2.通過Aspen?Plus?ActiveX接口讀取Apsen?Plus換熱網絡模型；步驟b2.通過MATLAB?ActiveX?Automation接口將Aspen?Plus換熱網絡模型送入MATLAB，并生成能耗計算模型；步驟c2.將能耗優化模型參數：過程數據、能耗折算系數、優化變量：水量和水溫傳入能耗計算模型；步驟d2.啟動計算程序，完成后輸出模擬計算結果,同時將能耗值出送至優化模塊。

所述的能耗優化模塊的尋優流程如下：步驟a3.能耗計算模型根據采集到的過程數據和能耗折算系數進行模擬計算后，將能耗值傳送至遺傳算法GA和序列二次規劃SQP混合優化策略，并判斷是否啟動優化計算，如果是則繼續進行步驟b3，如果否則繼續進行步驟f3；步驟b3.根據遺傳算法GA進行全局尋優，尋找全局最優調度方案；步驟c3.?輸出全局最優調度方案；步驟d3.根據序列二次規劃SQP進行局部強化尋優，尋找局部最優調度方案；步驟e3.?輸出局部最優調度方案；步驟f3.確定并輸出最優調度方案。

所述的軟測量模塊具體流程如下：步驟a4.采集溫度、壓力、流量等數值；步驟b4.數據處理，剔除誤差；步驟c4.?流程模擬軟件Aspen?Plus建立換熱網絡機理；步驟d4.模擬計算結果；步驟e4.判斷模擬計算結果是否有對應的測量數值，如果有對應的測量數值則繼續進行步驟f4，如果沒有對應的測量數值則輸出模擬計算值并存入實時數據庫；步驟f4.將實時測量數值與模擬計算值比較；步驟g4.判斷模擬計算值是否超出預設范圍，如果超出預設范圍則預警儀表檢修，如果沒有超出預設范圍則將模擬計算值替換實時測量數值后，輸出模擬計算值并存入實時數據庫。