[發明專利]一種基于DCS數據的流量控制閥監控方法

有效

• 申請號: 201610984487.0
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106567964B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 王友清;樓志江;脫建勇
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: F16K37/00
• 分類號: F16K37/00
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 朱成蓉

本發明涉及一種基于DCS數據的流量控制閥監控方法，其特征在于：包括如下步驟，步驟1：獲取閥門DCS數據作為訓練數據，將訓練數據按照不同工況進行分類，建立多種閥門模型；步驟2：基于訓練數據，確定不同工況下對應的閥門模型；步驟3：識別當前工況，確定當前工況下對應的閥門模型；步驟4：根據步驟3確定的閥門模型，預測閥門輸出流量值；步驟5：根據閥門實際流量值和其對應估計值，進行故障判斷。

技術領域

本發明涉及一種基于DCS數據的流量控制閥監控方法。

背景技術

流量控制閥是工業自動化生產尤其是化工生產過程中采用最多的終端控制元件之一，決定著過程控制的及時有效性，也是整個控制回路中較為重要但又是長期以來技術比較薄弱的環節。一旦控制閥出現故障，控制回路將被迫中斷控制操作，有可能引發更大的系統故障，導致裝置停車和造成難以估量的經濟損失。 然而，在實際生產過程中，操作人員無法做到對于控制閥的實時監控，僅僅只能在計劃檢修時對重要的閥門進行預防性檢修。這樣的檢修方式周期長，存在盲目性、不及時性，而且效率低下，時間、人員成本高。

數字式閥門定位器成為目前國內外設計閥門智能診斷系統的主要途徑，FISHER、SAMSON、INVENSYS等各主要控制閥廠商都在著力開發數字式閥門定位器及完善各自的診斷軟件。但是這些軟件都與廠商的硬件緊密結合，需要安裝額外的閥門定位器來獲得相應的傳感信號，從而可以進行故障分析。安裝額外的數字式閥門定位器存在工藝上的困難，并且成本高昂。

集散控制系統（DCS）是隨著現代大型工業生產自動化的不斷興起和過程控制要求的日益復雜應運而生的綜合控制系統，是完成過程控制、過程管理的現代化設備，大多數工廠都已建立了完備的DCS數據庫，用于記錄相應的DCS數據，基于DCS數據實現流量控制閥監控目前尚屬技術空白。

發明內容

本發明的發明目的在于提供一種基于DCS數據的流量控制閥監控方法，能夠根據DSC數據實現對流量控制閥的實時監控，有效降低成本。

實現本發明目的的技術方案：

一種基于DCS數據的流量控制閥監控方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟1：獲取閥門DCS數據作為訓練數據，將訓練數據按照不同工況進行分類，建立多種閥門模型；

步驟2：基于訓練數據，確定不同工況下對應的閥門模型；

步驟3：識別當前工況，確定當前工況下對應的閥門模型；

步驟4：根據步驟3確定的閥門模型，預測閥門輸出流量值；

步驟5：根據閥門實際流量值和其對應估計值，進行故障判斷。

步驟1中，訓練數據為閥門控制器的測量值、輸出值。

步驟2中，用粒子群優化算法辨識出每種閥門模型的參數，計算每種閥門模型的偏差，選擇偏差最小的閥門模型作為所在工況下的閥門模型。

步驟3中，利用不同工況下的閥門模型估計閥門的流量值，求取當前實際流量值和其估計值之間的相對誤差，選取相對誤差最小的工況作為當前工況。

步驟5中，計算閥門實際流量值和其對應估計值的偏差，利用該偏差值對控制閥故障程度進行評級。

步驟5中，根據閥門實際流量值和其對應估計值，可診斷內漏和臟堵故障，具體公式如下，

如果，則判斷為臟堵，臟堵得分為，內漏得分為0；反之，臟堵得分為0，內漏得分為，式中M為選取的實時數據個數。

步驟5中，根據閥門實際流量值和其對應估計值，可診斷粘滯故障；利用最小二乘法進行粘滯故障評分，粘滯故障評分score_2的具體公式如下：