本發(fā)明涉及天然氣脫碳的
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種運用灰色系統(tǒng)gm(1,n)模型的天然氣脫碳裝置效果分析方法。
背景技術(shù)：
：目前脫碳裝置已經(jīng)廣泛運用于天然氣凈化、lng及相關(guān)化工領(lǐng)域。裝置的穩(wěn)定性和可控程度極大影響到整個工廠的正常生產(chǎn)。傳統(tǒng)的dcs(分散控制)系統(tǒng)控制和合hysys(油氣加工模擬軟件)建模只能通過工藝參數(shù)對脫碳裝置進(jìn)行調(diào)控，但是對于具體情況下的調(diào)控方式和各控制點設(shè)定值的合理性不能進(jìn)行動態(tài)分析，在突發(fā)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(zhǔn)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(xù)性，對工廠正常生產(chǎn)產(chǎn)生較大的影響。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明目的在于克服上述
背景技術(shù)：
的不足，而提供一種運用灰色系統(tǒng)gm(1,n)模型的天然氣脫碳裝置效果分析方法。本發(fā)明不僅能對現(xiàn)有控制參數(shù)進(jìn)行不同工況和不同累計運行時間下的動態(tài)預(yù)測性分析及時判斷出不同工況下，各控制點當(dāng)前參數(shù)對整個裝置運行的利弊，而且能對所有控制點進(jìn)行利弊程度分析，確定各控制點間強(qiáng)弱與大小，指導(dǎo)人員合理控制。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的運用灰色系統(tǒng)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(nèi)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(jìn)氣量、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、貧液循環(huán)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(tǒng)gm(1,n)模型進(jìn)行動態(tài)分析，判斷出不同工況下各控制點當(dāng)前參數(shù)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(shù)列將數(shù)列的時刻i＝1,2,...,n看作連續(xù)的變量t，則可將數(shù)列作為時間t的函數(shù)s202：令(式i)為gm(1,n)模型的原始形式，式i中的參數(shù)列記為α＝(a,b1,b2,...,bn-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，bt表示b的轉(zhuǎn)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(shù)少于未知數(shù)的個數(shù)，此時，btb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αtα做加權(quán)極小化。對未來發(fā)展趨勢減弱的子因素加以較大的權(quán)，對有發(fā)展?jié)摿Φ淖右蛩丶右暂^小的權(quán)，這樣做可把未來的可能情形也考慮進(jìn)來，使之更好地反映未來的實際情況；具體地，令m＝diag(α1,α2,...,αn)，其中，若xi對x1的影響有減弱的趨勢，則αi相應(yīng)較大；反之，若xi對x1的影響有增加的趨勢，則αi相應(yīng)較小，此時，計算向量可采用公式：s3：將求得的參數(shù)列α＝(a,b1,b2,…bn-1)t代入微分方程中，按各影響因子關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序，確定影響天然氣脫碳裝置效果的主要因子的強(qiáng)弱與大小。上述技術(shù)方案中，所述步驟s1中，co2濃度的參考序列x0(0)(j)的公式為：x0(0)(j)＝(x0(0)(1)，x0(0)(2)，…，x0(0)(j))，式中，x0(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時刻的co2濃度，其中j＝1，2，…，n。上述技術(shù)方案中，所述步驟s1中：進(jìn)氣量的比較序列x1(0)(j)的公式為：x1(0)(j)＝(x1(0)(1)，x1(0)(2)，…，x1(0)(j))，式中，x1(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時刻的進(jìn)氣量，其中j＝1，2，…，n；進(jìn)氣壓力的比較序列x2(0)(j)的公式為：x2(0)(j)＝(x2(0)(1)，x2(0)(2)，…，x2(0)(j))，式中，x2(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時刻的進(jìn)氣壓力，其中j＝1，2，…，n；進(jìn)氣溫度的比較序列x3(0)(j)的公式為：x3(0)(j)＝(x3(0)(1)，x3(0)(2)，…，x3(0)(j))，式中，x3(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時刻的進(jìn)氣溫度，其中j＝1，2，…，n。上述技術(shù)方案中，所述步驟s1中：貧液循環(huán)量的比較序列x4(0)(j)的公式為：x4(0)(j)＝(x4(0)(1)，x4(0)(2)，…，x4(0)(j))，式中，x4(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時刻的貧液循環(huán)量，其中j＝1，2，…，n；貧液入塔溫度的比較序列x5(0)(j)的公式為：x5(0)(j)＝(x5(0)(1)，x5(0)(2)，…，x5(0)(j))，式中，x5(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時刻的貧液入塔溫度，其中j＝1，2，…，n。上述技術(shù)方案中，所述步驟s1中：吸收塔液位的比較序列x6(0)(j)的公式為：x6(0)(j)＝(x6(0)(1)，x6(0)(2)，…，x6(0)(j))，式中，x6(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時刻的吸收塔液位，其中j＝1，2，…，n；塔頂溫度的比較序列x7(0)(j)的公式為：x7(0)(j)＝(x7(0)(1)，x7(0)(2)，…，x7(0)(j))，式中，x7(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時刻的塔頂溫度，其中j＝1，2，…，n；塔底溫度的比較序列x8(0)(j)的公式為：x8(0)(j)＝(x8(0)(1)，x8(0)(2)，…，x8(0)(j))，式中，x8(0)(j)為天然氣脫碳裝置在j時刻的塔底溫度，其中j＝1，2，…，n。上述技術(shù)方案中，所述步驟s201中，灰色一次累加生成處理的公式為：式中，i＝1,2,...,8；j＝1，2，…，n。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：其一、本發(fā)明的分析方法首先通過數(shù)據(jù)收集確定子、母因子，然后對設(shè)有n個數(shù)列的做累加生成數(shù)列，在通過一系列運算，利用兩點滑動平均的思想得到矩陣，最后將得到的發(fā)展系數(shù)a和驅(qū)動項b通過帶入微分方程中，完成分析，不僅能對現(xiàn)有控制參數(shù)進(jìn)行動態(tài)分析，及時判斷出不同工況下，各控制點當(dāng)前參數(shù)對整個裝置運行的利弊，而且能對所有控制點進(jìn)行利弊程度分析，確定各控制點間強(qiáng)弱與大小，指導(dǎo)人員合理控制。其二，本發(fā)明的灰色系統(tǒng)理論指出用離散的隨機(jī)數(shù)，經(jīng)過生成變?yōu)殡S機(jī)性被顯著削減的較有規(guī)律的生成數(shù)，這樣便可以對變化過程做較長時間的描述，進(jìn)而建立微分方程形式的模型，建模的實質(zhì)是建立微分方程的系數(shù)，本發(fā)明的分析方法的計算法簡單，易于編程，最終能以此進(jìn)行控制優(yōu)化。其三，本發(fā)明成本低廉，能有效運用現(xiàn)場所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。有分析精度可調(diào)功能，不用特定數(shù)據(jù)，無需安裝特殊儀表或取樣分析儀器。具體實施方式下面結(jié)合實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施情況，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定，僅作舉例而已。同時通過說明本發(fā)明的優(yōu)點將變得更加清楚和容易理解。本發(fā)明的一種運用灰色系統(tǒng)gm(1,n)模型的天然氣脫碳裝置效果分析方法，在此我們選取了工廠從開車到停工整個過程中脫碳裝置運行的7組典型數(shù)據(jù)，分析脫碳裝置反應(yīng)：中各控制點當(dāng)前參數(shù)對整個裝置運行的利弊，對所有控制點進(jìn)行利弊程度分析。在忽略環(huán)境干擾、人為操作因素等問題后，全面反應(yīng)不同進(jìn)氣量情況下整個裝置的運行效果，找出影響脫碳效果的主要因子以指導(dǎo)具體生產(chǎn)操作。參考序列(母因子)x0，比較序列(子因子)x1...x8見表1。表1各因子觀測值序列/數(shù)據(jù)項1234567x0含碳量ppm7.978.038.17.998.028.068.05x1進(jìn)氣量nm3/h79858958461181062118011355749833173689x2進(jìn)氣壓力mpa6.486.566.196.315.8166.08x3進(jìn)氣溫度℃48.345.746.939.84546.247.3x4貧液循環(huán)量m3/h134.4135.2134.2131.7129.5129.8129.7x5貧液入塔溫度℃53.851.85446.751.751.852.3x6吸收塔液位％5548.14664.858.157.155.2x7塔頂溫度℃53.351.553.747.151.551.752x8塔底溫度℃52.95154.248.453.352.952.9建立gm(1,7)模型計算過程如下：對作ago累加生成：矩陣b的構(gòu)造：矩陣y的構(gòu)造：系統(tǒng)發(fā)展系數(shù)a和驅(qū)動項b的生成：將上述求得參數(shù)帶入微分方程中：從上述微分方程中，可以看出進(jìn)氣量、進(jìn)氣溫度對系統(tǒng)影響微弱，貧液入塔溫度和循環(huán)量對系統(tǒng)產(chǎn)生正向影響，促進(jìn)脫碳效果。但貧液循環(huán)量影響效果有限，所以在生產(chǎn)操作中維持一定貧液循環(huán)量并保持穩(wěn)定，不必做大的調(diào)整。原料氣進(jìn)氣壓力對系統(tǒng)沖擊大，并對脫碳效果影響劇烈。若超過額定壓力則會引起整個系統(tǒng)異常最終導(dǎo)致脫碳不合格。所以在保證一定進(jìn)氣量的同時還要注意限壓。進(jìn)氣溫度和吸收塔液位對脫碳效果也有一定逆向影響但影響較小。吸收塔內(nèi)部環(huán)境溫度(塔底、塔頂穩(wěn)定)是影響脫碳反應(yīng)的主觀因素。任何化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下會促進(jìn)反應(yīng)但超過零界溫度則會阻礙反應(yīng)。由此可見當(dāng)前工況塔內(nèi)環(huán)境溫度對脫碳效果產(chǎn)生逆向影響。下步必須進(jìn)行降溫操作改進(jìn)。本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。當(dāng)前第1頁12