[發(fā)明專利]一種工業(yè)硫磺回收裝置尾氣二氧化硫含量實(shí)時(shí)預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010630128.1
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN111915005B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛英輝;朱瑩;請求不公布姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): G06N3/084
• 分類號(hào): G06N3/084;G01N33/00;G06N3/0455
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本發(fā)明公開一種工業(yè)硫磺回收裝置尾氣二氧化硫含量實(shí)時(shí)預(yù)測方法，本發(fā)明旨在充分利用SAE較強(qiáng)的特征提取能力，并在SAE的頂層增加一層非線性的輸出神經(jīng)元，從而可以將SAE應(yīng)用于開發(fā)設(shè)計(jì)一種工業(yè)硫磺回收裝置尾氣二氧化硫含量在線軟測量技術(shù)。與傳統(tǒng)方法相比，首先，本發(fā)明方法通過在棧式自編碼器的基礎(chǔ)上新增一個(gè)輸出層神經(jīng)元，將適用于無監(jiān)督學(xué)習(xí)的自編碼器巧妙的轉(zhuǎn)變成了有監(jiān)督的軟件測量建模方法；其次，本發(fā)明方法考慮到了工業(yè)硫磺回收裝置采樣數(shù)據(jù)在時(shí)間上的動(dòng)態(tài)特性，采取將多個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)整合成一個(gè)輸入向量，這樣可以將時(shí)序性體現(xiàn)在軟測量建模中；最后，在接下來的具體實(shí)施案例中，通過軟測量精度對比驗(yàn)證了本發(fā)明方法的優(yōu)越性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種工業(yè)軟測量方法，特別涉及一種工業(yè)硫磺回收裝置尾氣二氧化硫含量實(shí)時(shí)預(yù)測方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)過程中，實(shí)時(shí)的測量過程運(yùn)行的關(guān)鍵性指標(biāo)數(shù)據(jù)可直接為生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、操作優(yōu)化等提供參考依據(jù)。通常來講，實(shí)時(shí)測量工業(yè)過程中的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)最有效也是最直接的方式是使用先進(jìn)測量儀器與儀表。例如，溫度、壓力、流量、液位等信息可通過相應(yīng)的傳感器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線測量，而且這類傳感器技術(shù)已經(jīng)很成熟，硬件購置的費(fèi)用也相對大眾化。然而，產(chǎn)品含量或濃度信息的測量相對來講非常困難，通常是通過化學(xué)反應(yīng)規(guī)律來實(shí)現(xiàn)測量的。從這個(gè)角度來講，含量或濃度的測量儀器需要定期維護(hù)，而且測量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性不高。這對需要實(shí)時(shí)利用含量或濃度數(shù)據(jù)的工業(yè)過程對象來說，是非常不利的。可幸的是，軟測量技術(shù)為解決這個(gè)問題提供了行之有效的解決思路。

在石化加工廠，工業(yè)硫磺回收裝置可以有效的降低尾氣排放中二氧化硫的含量，從而大幅度降低石化企業(yè)對環(huán)境尤其是大氣造成的污染。因此，工業(yè)硫磺回收裝置需要實(shí)時(shí)的監(jiān)測尾氣中二氧化硫的含量，并通過含量的變化及時(shí)調(diào)控工業(yè)硫磺回收裝置的運(yùn)行狀態(tài)。如前所述，二氧化硫(化學(xué)分子式為：SO₂)含量的實(shí)時(shí)測量比較困難，石化企業(yè)通常不會(huì)投入大量成本去購置實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的在線成分分析儀，一般是通過離線采樣分析SO₂的含量，這就對測量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性問題提出了很大的挑戰(zhàn)。在工業(yè)硫磺回收裝置中，測量的變量除SO₂的含量之外，其他容易測量的變量包括：單乙醇胺流量、汽提過程酸-水相流量等。這些容易測量變量的采樣數(shù)據(jù)對尾氣中SO₂的含量是存在很大關(guān)聯(lián)性的。因此可以通過這些流量數(shù)據(jù)來實(shí)時(shí)軟測量尾氣中SO₂的含量。

雖然利用容易測量數(shù)據(jù)來軟測量濃度或含量數(shù)據(jù)在技術(shù)層面上是可行的，但是軟測量能否成功有效應(yīng)用還的看采用何種軟測量建模算法。由于工業(yè)硫磺回收裝置各個(gè)測量變量之間的存在復(fù)雜非線性關(guān)系，且工業(yè)硫磺回收裝置運(yùn)行狀態(tài)的復(fù)雜性，導(dǎo)致常規(guī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法的軟測量精度不高。若是采樣深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來建立軟測量模型，則需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。由于工業(yè)硫磺回收裝置尾氣中的二氧化硫含量的測量時(shí)依靠離線完成的，不能提供很大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，導(dǎo)致深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的軟測量精度有限。因此，針對工業(yè)硫磺回收裝置尾氣二氧化硫含量在線軟測量技術(shù)還值得商榷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題是：如何利用棧式自編碼器(Stacked?Auto-Encoder，縮寫：SAE)實(shí)現(xiàn)對工業(yè)硫磺回收裝置尾氣二氧化硫含量的在線軟測量。由于SAE是一類無監(jiān)督學(xué)習(xí)方法，而軟測量建模歸屬為有監(jiān)督學(xué)習(xí)。因此，本發(fā)明旨在充分利用SAE較強(qiáng)的特征提取能力，并在SAE的頂層增加一層非線性的輸出神經(jīng)元，從而可以將SAE應(yīng)用于開發(fā)設(shè)計(jì)一種工業(yè)硫磺回收裝置尾氣二氧化硫含量在線軟測量技術(shù)。

本發(fā)明方法解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種工業(yè)硫磺回收裝置尾氣二氧化硫含量在線軟測量方法，包括以下步驟：