(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810345055.4
(22)申请日 2018.04.17
(71)申请人 西安庆港洁能科技有限公司
地址 710016 陕西省西安市西安经济技术
开发区未央路长实大厦18、19层
申请人 浙江中控技术股份有限公司
(72)发明人 杜双都 李静 刘春江 杨海清
刘子均 秦旭伟 杨建刚 叶鲁彬
钟昌建 仲钊惠
(74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限
公司 11227
代理人 王宝筠
(51)Int.Cl.
G05B 13/04(2006.01)
(54)发明名称
和装置
(57)摘要
本发明公开了一种轻烃回收装置操作点参
数优化的方法和装置，该方法包括：根据轻烃回
收装置的历史操作运行数据和工艺机理，建立工
气波动数据；根据所述原料气波动数据和所述工
艺机理数学模型，采用所述轻烃回收装置的非线
性优化器优化获得所述轻烃回收装置的操作点
参数。可见，根据工艺机理采用数据挖掘技术建
立工艺机理数学模型能够实时计算回收效率，利
用非线性优化器以回收率为优化目标，根据原料
气波动数据和工艺机理数学模型，可以实时计算
输出对应的最优操作点参数，从而通过建模和实
时优化相结合的方式，有效地提高回收效率，提
升液化气产品的产量，降低能耗，
增加轻烃回收
装置的经济效益。权利要求书2页 说明书9页 附图2页CN 108388137 A 2018.08.10
C N 108388137
A
1.一种轻烃回收装置操作点参数优化的方法，其特征在于，包括：
根据轻烃回收装置的历史操作运行数据和工艺机理，建立工艺机理数学模型；
获取所述轻烃回收装置的原料气波动数据；
根据所述原料气波动数据和所述工艺机理数学模型，采用所述轻烃回收装置的非线性优化器优化获得所述轻烃回收装置的操作点参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据轻烃回收装置的历史操作运行数据和工艺机理，建立工艺机理数学模型，包括：
根据所述工艺机理，确定所述工艺机理数学模型的模型结构；
获取所述历史操作运行数据；
通过拟合所述历史操作运行数据，确定所述工艺机理数学模型的模型参数；
根据所述工艺机理数学模型的所述模型结构和所述模型参数，建立工艺机理数学模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工艺机理数学模型包括汽液交换总体质量传递衡算模型、汽液能量传递衡算模型、各组分质量传递衡算模型、组分归一化模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轻烃回收装置的非线性优化器的优化目标为所述轻烃回收装置的产品有效组分回收效率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述轻烃回收装置的历史操作运行数据，进行模型辨识建立多变量动态模型作为先进控制模型；
根据所述轻烃回收装置的操作点参数和所述先进控制模型，确定所述轻烃回收装置的操作点参数控制数据；
将所述轻烃回收装置的操作点参数控制数据发送给集散控制系统。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述轻烃回收装置的历史操作运行数据，进行模型辨识建立多变量动态模型作为先进控制模型，包括：
根据所述历史操作运行数据的因果关系，确定所述多变量动态模型的模型结构；
通过拟合所述历史操作运行数据；确定所述多变量动态模型的模型参数；
根据所述多变量动态模型的所述模型结构和所述模型参数，建立所述多变量动态模型作为先进控制模型。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述模型辨识采用渐频频域辨识技术。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
若进行模型辨识无法建立多变量动态模型，获取所述轻烃回收装置操作员的操作运行经验信息；
根据所述操作运行经验信息，采用模糊规则逻辑控制算法建立先进控制模型。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
监测所述轻烃回收装置的运行情况；
若所述轻烃回收装置出现紧急情况，中断所述将所述轻烃回收装置的操作控制数据发送给集散控制系统的步骤。
10.一种轻烃回收装置操作点参数优化的装置，其特征在于，包括：
第一建立单元，用于根据轻烃回收装置的历史操作运行数据和工艺机理，建立工艺机
理数学模型；
第一获取单元，用于获取所述轻烃回收装置的原料气波动数据；
优化获得单元，用于根据所述原料气波动数据和所述工艺机理数学模型，采用所述轻烃回收装置的非线性优化器优化获得所述轻烃回收装置的操作点参数。
一种轻烃回收装置操作点参数优化的方法和装置
技术领域
[0001]本发明涉及轻烃回收控制技术领域，尤其涉及一种轻烃回收装置操作点参数优化的方法和装置。
背景技术
[0002]轻烃回收装置是将天然气中比甲烷或乙烷更重的组分以液态形式回收的装置，可以较大幅度地提高天然气的经济效益。目前，在国内油田公司中，大多采用了冷凝回收法进行轻烃回收，其产品主要是液化石油气和轻烃，回收效率一般指原料中的丙烷以上烃类的回收百分比例。其中，原料气的组分不同，系统压力、系统冷凝温度、精馏塔冷凝量、加热量、回流比等操作点参数不同，导致轻烃回收装置的回收效率存在差异。
[0003]现有技术中，国内大部分轻烃厂采用集散控制系统(英文：Distributed Control System，缩写：DCS)在中央控制室实现远程操控轻烃回收装置，即，操作员在中央控制室根据DCS获得的测量数据，根据人工经验进行一系列操作，使得轻烃回收装置在某些操作点参数下运行。
[0004]但是，发明人经过研究发现，操作点参数的设定依赖于操作员的人工经验，由于轻烃回收装置是一个非线性、大滞后、大惯性、强耦合以及具有多种不确定性干扰的多变量装置，当原料气发生波动时，为了达到最优的回收效率，操作点参数应该进行相应的调整。然而操作员无法获知原料气发生波动时最优操作点参数，仍然使用之前的操作点参数，即，未能调整一些列操作使得轻烃回收装置在最优操作点参数下运行，导致轻烃回收装置不能发挥其最大的回收能力，产品有效组分的浪费、经济损失，回收效率下降，甚至影响液化气产品质量，带来更高的能耗。
发明内容
[0005]本发明所要解决的技术问题是，提供一种轻烃回收装置操作点参数优化的方法和装置，通过建模和实时优化相结合的方式，有效地提高回收效率，提升液化气产品的产量，降低能耗，增加轻烃回收装置的经济效益。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种轻烃回收装置操作点参数优化的方法，该方法包括：
[0007]根据轻烃回收装置的历史操作运行数据和工艺机理，建立工艺机理数学模型；[0008]获取所述轻烃回收装置的原料气波动数据；
[0009]根据所述原料气波动数据和所述工艺机理数学模型，采用所述轻烃回收装置的非线性优化器优化获得所述轻烃回收装置的操作点参数。
[0010]优选的，所述根据轻烃回收装置的历史操作运行数据和工艺机理，建立工艺机理数学模型，包括：
[0011]根据所述工艺机理，确定所述工艺机理数学模型的模型结构；
[0012]获取所述历史操作运行数据；
[0013]通过拟合所述历史操作运行数据，确定所述工艺机理数学模型的模型参数；[0014]根据所述工艺机理数学模型的所述模型结构和所述模型参数，建立工艺机理数学模型。
[0015]优选的，所述工艺机理数学模型包括汽液交换总体质量传递衡算模型、汽液能量传递衡算模型、各组分质量传递衡算模型、组分归一化模型。
[0016]优选的，所述轻烃回收装置的非线性优化器的优化目标为所述轻烃回收装置的产品有效组分回收效率。
[0017]优选的，还包括：
[0018]根据所述轻烃回收装置的历史操作运行数据，进行模型辨识建立多变量动态模型作为先进控制模型；
[0019]根据所述轻烃回收装置的操作点参数和所述先进控制模型，确定所述轻烃回收装置的操作点参数控制数据；
[0020]将所述轻烃回收装置的操作点参数控制数据发送给集散控制系统。
[0021]优选的，所述根据所述轻烃回收装置的历史操作运行数据，进行模型辨识建立多变量动态模型作为先进控制模型，包括：
[0022]根据所述历史操作运行数据的因果关系，确定所述多变量动态模型的模型结构；[0023]通过拟合所述历史操作运行数据；确定所述多变量动态模型的模型参数；[0024]根据所述多变量动态模型的所述模型结构和所述模型参数，建立所述多变量动态模型作为先进控制模型。
[0025]优选的，所述模型辨识采用渐频频域辨识技术。
[0026]优选的，还包括：
[0027]若进行模型辨识无法建立多变量动态模型，获取所述轻烃回收装置操作员的操作运行经验信息；
[0028]根据所述操作运行经验信息，采用模糊规则逻辑控制算法建立先进控制模型。[0029]优选的，还包括：
[0030]监测所述轻烃回收装置的运行情况；
[0031]若所述轻烃回收装置出现紧急情况，中断所述将所述轻烃回收装置的操作控制数据发送给集散控制系统的步骤。
[0032]第二方面，本发明实施例提供了一种轻烃回收装置操作点参数优化的装置，该装置包括：
[0033]第一建立单元，用于根据轻烃回收装置的历史操作运行数据和工艺机理，建立工艺机理数学模型；
[0034]第一获取单元，用于获取所述轻烃回收装置的原料气波动数据；
[0035]优化获得单元，用于根据所述原料气波动数据和所述工艺机理数学模型，采用所述轻烃回收装置的非线性优化器优化获得所述轻烃回收装置的操作点参数。
[0036]与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
[0037]采用本发明实施例的技术方案，首先，根据轻烃回收装置的历史操作运行数据和工艺机理，建立工艺机理数学模型；然后，获取所述轻烃回收装置的原料气波动数据；最后，根据所述原料气波动数据和所述工艺机理数学模型，采用所述轻烃回收装置的非线性优化
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