[發明專利]基于最小方差的控制回路性能評估方法及系統

有效

• 申請號: 201710315252.7
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107085420B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 吳平;陳亮;潘海鵬;段怡雍
• 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

本發明涉及一種基于最小方差的控制回路性能評估方法與系統，其中包括采集天然氣管道壓力控制回路數據，控制回路數據包括進口和出口的天然氣壓力參數；建立進出口壓力的輸入輸出模型；以天然氣管道進口的天然氣壓力數據作為輸入，通過輸入輸出模型得到預測輸出值；比較預測輸出值與實際采集到的天然氣管道出口的天然氣壓力數據得到誤差，基于最小方差算法評估控制回路的性能。采用該種方法及系統，當出現壓力控制回路性能下降趨勢或電動調節閥發生故障時，該裝置能夠自動及時地對管理人員進行提示，這將大大減輕人員的勞動強度，提升運行管理效率，從而避免或減少天然氣分輸站存在的壓力波動過大以及安全生產事故的發生。

技術領域

本發明涉及天然氣管道運輸技術領域，尤其涉及控制回路性能評估技術領域，具體是指一種面向天然氣分輸站的基于最小方差的控制回路性能評估方法及系統。

背景技術

天然氣作為一種優質、高效的清潔能源，已發展成為世界三大主力能源之一。天然氣采用管道輸送，為下游分輸用戶提供壓力平穩、安全可靠的天然氣。長輸管道的天然氣經過高高壓、高中壓站進入城市管網。天然氣分輸站是輸氣管道沿線為分輸氣體至用戶而設置的站場，為了保證高壓天然氣安全進入下游管道，并保持持續供氣，分輸站需要通過調壓系統調節壓力，確保系統下游壓力不超過允許的壓力，同時保證當調壓設備出現故障時，能進行安全切斷。

近年來，天然氣輸送過程中事故頻發，如2014年1月份的青島中石化“11-22”特大事故共造成62人遇難，136人受傷，直接經濟損失7.5億元。因此在應用天然氣這種清潔高效的能源同時，必須要確保天然氣運行的安全。在天然氣輸送過程中，由于在每個城市管網中都存在大量的工商業用戶、民用用戶，特別是工商業用戶由于沒有足夠的管道可作為緩沖儲氣，若輸送壓力波動太大或者停氣，將直接影響工業用戶的生產，造成重大的經濟損失和安全事故，因此分輸站壓力調節是保證天然氣安全運行的關鍵技術。

但是，由于工作調節閥在高低溫、高壓、腐蝕等惡劣情況將導致調節閥性能下降出現非線性工作特性，同時由于外部其他干擾(如進站壓力變化)、控制器結構或參數不合理等原因，控制回路的性能便會惡化甚至回路振蕩，導致天然氣運行安全事故。因此，保證控制回路中控制器性能穩定是很有必要的。

由于天然氣行業的快速發展，分輸站控制回路越來越多。以浙江省天然氣運行公司為例，其管理的省級天然氣管網在2015年末預計管線長度將超過1700公里，輸氣站55座、無人遠控站21座、閥室83座，涉及到分輸站壓力控制回路達到數百條、壓力調節閥達到上千個。面對如此多的控制回路和閥門設備，對于天然氣運行企業的站場管理和維護人員來講，是一個巨大的挑戰。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種基于最小方差的控制回路性能評估方法與系統，當出現壓力控制回路性能下降趨勢或電動調節閥發生故障時，該裝置能夠自動及時地對管理人員進行提示，這將大大減輕人員的勞動強度，提升運行管理效率，從而避免或減少天然氣分輸站存在的壓力波動過大以及安全生產事故的發生。

為了實現上述目的，本發明具有如下構成：

該基于最小方差的控制回路性能評估方法，所述的方法包括以下步驟：

采集天然氣管道壓力控制回路數據，所述控制回路數據包括天然氣管道進口和出口的天然氣壓力參數；

對采集到的控制回路數據進行分析，建立進出口壓力的輸入輸出模型；

以天然氣管道進口的天然氣壓力數據作為輸入，通過所述輸入輸出模型得到預測輸出值；

比較所述預測輸出值與實際采集到的天然氣管道出口的天然氣壓力數據得到誤差，基于最小方差算法評估控制回路的性能。

可選地，采用預測誤差方法，建立進出口壓力的輸入輸出模型，所述預測誤差算法采用如下模型結構：