[發明專利]面向天然氣分輸站的調節閥非線性特性檢測方法及系統

在審

• 申請號: 201710315166.6
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107219840A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 吳平;段怡雍;高金鳳;陳亮
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

技術領域

本發明涉及天然氣管道運輸技術領域，尤其涉及調節閥控制技術領域，具體是指一種面向天然氣分輸站的調節閥非線性特性檢測方法及系統。

背景技術

天然氣是世界三大主力能源之一，擁有高效、無污染等優點。我國擁有著極為豐富的天然氣資源，天然氣產業有著良好的發展前景。發展天然氣產業，提升其在能源市場的競爭力和消費率，可以極大地促進我國能源結構的優化，并且有效地推動我國低碳經濟的發展。

天然氣的運輸方式為管道運輸，經過高高壓和高中壓站后進入到城市管網，為下游的用戶提供分壓后的天然氣。天然氣分輸站是輸氣管道為了分流天然氣至下游用戶，沿線設置的站場。為了保證天然氣分輸的安全性和持續性，需要建立一個壓力調節系統來調節分輸站的壓力，來保證下游的管道壓力沒有超標，并且當發現壓力調節設備發生故障時，系統能夠安全切斷控制回路，防止事故的發生。

工作調節閥和監控調節閥由于長時間在高壓、高低溫、腐蝕等情況下工作，加上外部經常受到干擾及內部結構參數不合理等情況，容易受到損耗，出現非線性特性。天然氣運輸過程中調節閥如果發生故障，控制回路將發生振蕩，這將導致輸出壓力不穩定、設備加速報廢等不良后果，嚴重時可能發生安全事故。根據Honeywell公司的調查顯示，過程工業中有近2/3的回路存在著問題，處于理想狀態的控制回路僅有1/3。近年來有不少能源運輸過程的事故發生，比如2014年11月的“11-22”特大事故，青島中石化東黃輸油管道泄露爆炸，共導致62人遇難，136人受傷，直接經濟損失高達7.5億元。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種面向天然氣分輸站的調節閥非線性特性檢測方法及系統，能夠對調節閥的非線性特性進行實時監測，及時發現調節閥的故障，保證系統的安全，減少系統的維護費用并增加部件的使用壽命。

為了實現上述目的，本發明具有如下構成：

該面向天然氣分輸站的調節閥非線性特性檢測方法，所述調節閥包括工作調節閥和監控調節閥，所述的方法包括以下步驟：

基于OPC接口從天然氣分輸站的控制器采集調節閥工作時控制回路的參數，所述控制回路的參數包括工作調節閥與監控調節閥各自的壓力設定值SP、控制器的輸出值OP和壓力過程值PV；

將所述控制回路的參數從原始的非線性空間基于核函數投影到高維的線性空間，并采用相關熵方法檢驗調節閥是否存在非高斯特性和非線性特性；

于存在非高斯特性和非線性特性時根據所述控制回路的參數分別判斷工作調節閥和監控調節閥是否存在粘滯特性。

可選地，將所述控制回路的參數從原始的非線性空間基于核函數投影到高維的線性空間，包括如下步驟：

當檢驗時間序列{x_t,t∈T}時，將所述控制回路的參數作為原始數據，并采用IAAFT方法生成替代數據{x_s,s∈T}，其中T表示字典集，x_t表示t時刻的回路參數；

分別將所述原始數據和替代數據從原始的非線性空間基于核函數投影到高維的線性空間。

可選地，根據如下公式將所述原始數據從原始的非線性空間基于核函數投影到高維的線性空間：

根據如下公式將所述替代數據從原始的非線性空間基于核函數投影到高維的線性空間：

其中，σ表示核的寬度參數，||||表示求范數，τ表示延時時間，k(x_t,x_t+τ)表示原始數據映射到高維的線性空間的內積，k(x_s，x_s+τ)表示替代數據映射到高維的線性空間中的內積。

可選地，采用相關熵方法檢驗過程是否存在非高斯特性和非線性特性，包括如下步驟：

根據如下公式計算所述原始數據的相關熵：

V(s,t)＝E{κ(x_t，x_t+τ)}＝E{<φ(x_t),φ(x_t+τ)>}

根據如下公式計算所述替代數據的相關熵：

V(s，t)＝E{κ(x_s，x_s+τ)}＝E{<φ(x_s)，φ(x_s+τ)>}

其中，V(s,t)表示相關熵，E{}表示求期望值，表示核映射，τ表示延時時間；