[發明專利]一種基于高斯過程回歸的換熱器效率預測方法

在審

• 申請號: 202010581878.4
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN113836480A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 于巍峰;蘇華
• 申請（專利權）人: 中核武漢核電運行技術股份有限公司;中核核電運行管理有限公司
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 陳早璟

本發明涉及核電檢修領域，具體涉及一種基于高斯過程回歸的換熱器效率預測方法。目前核電廠未實現換熱器換熱效率實時在線預測。本發明包括：步驟一：獲取換熱器歷史及當前運行數據；步驟二：形成訓練數據集；步驟三：預測高斯過程回歸模型；步驟四：預測換熱器換熱效率；步驟五：對換熱效率進行滑動預測。本發明使用高斯過程回歸方法實現了實時在線對換熱器換熱效率進行預測。同時采用滑動預測的形式，保證了預測結果的準確性，對換熱器性能監測具有一定的指導意義。

技術領域

本發明涉及核電檢修領域，具體涉及一種基于高斯過程回歸的換熱器效率預測方法。

背景技術

核電廠設備眾多，檢修任務繁重且成本很高。中國核電廠目前普遍采取基于時間的定期維修策略，而不是根據設備運行狀況的基于狀態的維修策略。以核電廠板式換熱器為例，其維修策略是定期沖洗、拆卸、更換部件等。原因主要是無法獲取換熱器的準確運行狀態。換熱效率是換熱器的關鍵性能參數之一，該參數能在很大程度上反映換熱器的性能好壞。根據換熱器的歷史運行狀態預測未來一段時間內的換熱效率，對實現換熱器基于運行狀態的維修具有一定的實際意義。目前核電廠未實現換熱器換熱效率實時在線預測。

本發明主要針對上述問題，開發一種基于高斯過程回歸的換熱器換熱效率預測方法，可根據換熱器歷史運行數據對未來一段時間的換熱器效率進行預測，得到換熱器未來運行的趨勢狀態。

發明內容

1.目的：

為了填補核電廠換熱器性能監測中對換熱器換熱效率在線實時預測的缺失，本發明提出了一種設計簡單，適用性強的基于高斯過程回歸的換熱器換熱效率預測方法。

2.技術方案：

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于高斯過程回歸的換熱器效率預測方法，方法包括以下步驟：

步驟一：獲取換熱器歷史及當前運行數據，具體包括：獲取熱側和冷側的進出口溫度及流量。

步驟二：形成訓練數據集，具體包括：(1)根據換熱器效率計算公式，計算得到換熱器歷史換熱效率，分別是以小時和天為單位計算得到的換熱效率；(2)構造換熱效率預測訓練數據集X＝[x₁,x₂,…x_n]^T，Y＝[y₁,y₂,…y_n]^T，x為時間，y為效率。

步驟三：建立高斯過程回歸模型，具體包括：

(1)確定核函數和核函數的超參數；

(2)對比選取不同核函數實施效果，選取平方指數協方差函數：

其中，M＝diag(λ₁,λ₂,…,λ_d)，λ表示特征長度尺度標尺，d為輸入向量維數，為輸出規模參數，為噪聲的方差，δ_ij為克羅內亞函數。當i＝j時，δ_ij＝1，當i≠j時，δ_ij＝0；

(3)令θ為超參數取對數的集合即θ＝{lnλ₁,lnλ₂,…lnσ_f,lnσ_n}；采用極大似然估計方法對高斯過程回歸的超參數進行計算，具體如下：

首先初始化超參數θ，然后使用共軛梯度法對上式求解，上式取得最大值時，超參數為最優解。

上述的核函數可為其它核函數，包括：有理二次協方差函數、線性協方差函數、Matem協方差函數、周期協方差函數、神經網絡協方差函數、Bn樣條曲線核函數、Fisher核函數、String核函數。