[發明專利]運用灰色系統GM（1，N）模型的天然氣脫碳裝置效果分析方法

在審

• 申請號: 201710242983.3
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106950932A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 楊遠;何幼斌;楊燁
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;C10L3/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 陳家安

技術領域

本發明涉及天然氣脫碳的技術領域，具體涉及一種運用灰色系統GM(1,N)模型的天然氣脫碳裝置效果分析方法。

背景技術

目前脫碳裝置已經廣泛運用于天然氣凈化、LNG及相關化工領域。裝置的穩定性和可控程度極大影響到整個工廠的正常生產。傳統的DCS(分散控制)系統控制和合HYSYS(油氣加工模擬軟件)建模只能通過工藝參數對脫碳裝置進行調控，但是對于具體情況下的調控方式和各控制點設定值的合理性不能進行動態分析，在突發情況時由于控制員不了解自身操作方式給整個裝置帶來的影響，很難做出及時準確的判斷。加上工廠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性，對工廠正常生產產生較大的影響。

發明內容

本發明目的在于克服上述背景技術的不足，而提供一種運用灰色系統GM(1,N)模型的天然氣脫碳裝置效果分析方法。本發明不僅能對現有控制參數進行不同工況和不同累計運行時間下的動態預測性分 析及時判斷出不同工況下，各控制點當前參數對整個裝置運行的利弊，而且能對所有控制點進行利弊程度分析，確定各控制點間強弱與大小，指導人員合理控制。

為實現上述目的，本發明所提供的運用灰色系統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：以在線分析儀測得天然氣脫碳裝置內的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氣量、進氣壓力、進氣溫度、貧液循環量、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GM(1,N)模型進行動態分析，判斷出不同工況下各控制點當前參數對天然氣脫碳裝置運行的利弊，具體過程如下：

S201：對S1中的參考序列和比較序列做灰色一次累加生成處理，得到生成數列將數列的時刻i＝1,2,...,n看作連續的變量t，則可將數列作為時間t的函數

S202：令(式I)為GM(1,N)模型的原始形式，式I中的參數列記為α＝(a,b₁,b₂,...,b_N-1)^T，再令 將式I按差分法離散，可得到線性方程組：

按照最小二乘法，得：

其中，B^T表示B的轉置矩陣，B^-1表示B的逆矩陣；

S203：利用兩點滑動平均法，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)的方程個數少于未知數的個數，此時，B^TB是奇異矩陣，我們無法利用(式III)式得到我們稱這時的信息為貧信息。考慮到向量的元素實際上是各子因素對母因素影響大小的反映，因此，引入矩陣M對α^Tα做加權極小化。對未來發展趨勢減弱的子因素加以較大的權，對有發展潛力的子因素加以較小的權，這樣做可把未來的可能情形也考慮進來，使之更好地反映未來的實際情況；

具體地，令M＝diag(α₁,α₂,...,α_N)，其中，若X_i對X₁的影響有減弱的趨勢，則α_i相應較大；反之，若X_i對X₁的影響有增加的趨勢，則α_i相應較小，此時，計算向量可采用公式：