[發(fā)明專利]一種煉化過程自適應數(shù)據(jù)驅(qū)動的早期故障監(jiān)測方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610131396.2
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105700517B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡瑾秋;蔡戰(zhàn)勝;張海捷;張來斌;馬曦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(北京);中海石油華岳化工有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤

本發(fā)明提供了一種煉化過程自適應數(shù)據(jù)驅(qū)動的早期故障監(jiān)測方法及裝置，涉及石油煉化故障監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。方法包括：獲取煉化過程生產(chǎn)裝置的監(jiān)測參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)；根據(jù)滑動窗口長度和步長確定監(jiān)測參數(shù)的歷史訓練數(shù)據(jù)，并在每隔一個步長時更新一次歷史訓練數(shù)據(jù)；對歷史訓練數(shù)據(jù)進行列向標準化處理；根據(jù)主成分分析方法將標準化歷史訓練數(shù)據(jù)進行分解；確定主成分分析統(tǒng)計量SPE指標控制限；確定待測試樣本數(shù)據(jù)的SPE指標；根據(jù)待測試樣本數(shù)據(jù)的SPE指標與SPE指標控制限進行比較；若待測試樣本數(shù)據(jù)的SPE指標大于等于SPE指標控制限，確定煉化過程生產(chǎn)裝置處于異常工況狀態(tài)。本發(fā)明可以解決靜態(tài)的多元統(tǒng)計模型應用于實際生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)大范圍的誤報警的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油煉化故障監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煉化過程自適應數(shù)據(jù)驅(qū)動的早期故障監(jiān)測方法及裝置。

背景技術(shù)

當前，作為典型的過程工業(yè)，煉化過程工藝復雜且生產(chǎn)裝置數(shù)量及種類繁多。在煉化過程中，一旦發(fā)生故障將影響到煉化過程及以外的其他裝置。甚至有可能引發(fā)一些重大事故。因此，對煉化過程中的生產(chǎn)過程進行狀態(tài)監(jiān)測格外重要。

目前，大多數(shù)煉化工業(yè)采用參數(shù)閾值方法對生產(chǎn)過程進行狀態(tài)監(jiān)測，而煉化過程多為復雜工藝，參數(shù)間具有復雜的相關(guān)性和動態(tài)性，工況的異常變化常常不能及時地反映在單一參數(shù)的變化上，而過程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)受到工況的波動會表現(xiàn)出明顯的變化。因此，通過多元統(tǒng)計方法，挖掘數(shù)據(jù)相關(guān)性變化對異常工況進行早期識別可在參數(shù)超出閾值報警前識別出異常工況，為操作人員提供足夠的異常工況反應和處理時間，從而保證生產(chǎn)的穩(wěn)態(tài)運行并且避免了操作不及時導致的重大事故的發(fā)生。

多元統(tǒng)計方法是常用的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法，包括主成分分析、獨立成分分析等，利用多個過程變量間的相關(guān)性實現(xiàn)過程故障診斷，能夠從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面提取出故障特征，相較于參數(shù)報警方式，可以提早發(fā)現(xiàn)異常工況。然而實際生產(chǎn)過程具有工況緩慢變化的特征，靜態(tài)的多元統(tǒng)計模型應用于實際生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)大范圍的誤報警問題。可見，靜態(tài)模型不適用于實際煉化過程的故障監(jiān)測中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施例提供一種煉化過程自適應數(shù)據(jù)驅(qū)動的早期故障監(jiān)測方法及裝置，以解決實際生產(chǎn)過程具有工況緩慢變化的特征，靜態(tài)的多元統(tǒng)計模型應用于實際生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)大范圍的誤報警的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種煉化過程自適應數(shù)據(jù)驅(qū)動的早期故障監(jiān)測方法，包括：

獲取煉化過程生產(chǎn)裝置的監(jiān)測參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)；

確定歷史訓練數(shù)據(jù)的滑動窗口長度和步長；

根據(jù)所述滑動窗口長度和步長在監(jiān)測參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)中確定歷史訓練數(shù)據(jù)，并自歷史訓練數(shù)據(jù)的初始歷史訓練數(shù)據(jù)每隔一個步長時間更新一次所述歷史訓練數(shù)據(jù)；所述初始歷史訓練數(shù)據(jù)為確定歷史訓練數(shù)據(jù)的初始時刻之前的一滑動窗口長度的歷史數(shù)據(jù)；

對所述歷史訓練數(shù)據(jù)進行列向標準化處理，形成標準化歷史訓練數(shù)據(jù)；

根據(jù)主成分分析方法將所述標準化歷史訓練數(shù)據(jù)進行分解；

根據(jù)分解后的標準化歷史訓練數(shù)據(jù)確定主成分分析統(tǒng)計量SPE指標控制限；

獲取煉化過程的實時測量數(shù)據(jù)，并將所述實時測量數(shù)據(jù)確定為待測試樣本數(shù)據(jù)；

根據(jù)當前更新后的歷史訓練數(shù)據(jù)，確定待測試樣本數(shù)據(jù)的SPE指標；

根據(jù)所述待測試樣本數(shù)據(jù)的SPE指標與所述SPE指標控制限進行比較；

若所述待測試樣本數(shù)據(jù)的SPE指標大于等于所述SPE指標控制限，確定煉化過程生產(chǎn)裝置處于異常工況狀態(tài)。