[发明专利]运用灰色系统GM（1，N）模型的天然气脱碳装置效果分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气脱碳的技术领域，具体涉及一种运用灰色系统GM(1,N)模型的天然气脱碳装置效果分析方法。

背景技术

目前脱碳装置已经广泛运用于天然气净化、LNG及相关化工领域。装置的稳定性和可控程度极大影响到整个工厂的正常生产。传统的DCS(分散控制)系统控制和合HYSYS(油气加工模拟软件)建模只能通过工艺参数对脱碳装置进行调控，但是对于具体情况下的调控方式和各控制点设定值的合理性不能进行动态分析，在突发情况时由于控制员不了解自身操作方式给整个装置带来的影响，很难做出及时准确的判断。加上工厂的班组倒班制度使得控制员周期性的更换，在控制上不具被连续性，对工厂正常生产产生较大的影响。

发明内容

本发明目的在于克服上述背景技术的不足，而提供一种运用灰色系统GM(1,N)模型的天然气脱碳装置效果分析方法。本发明不仅能对现有控制参数进行不同工况和不同累计运行时间下的动态预测性分 析及时判断出不同工况下，各控制点当前参数对整个装置运行的利弊，而且能对所有控制点进行利弊程度分析，确定各控制点间强弱与大小，指导人员合理控制。

为实现上述目的，本发明所提供的运用灰色系统GM(1,N)模型的天然气脱碳装置效果分析方法，包括如下步骤：

S1：以在线分析仪测得天然气脱碳装置内的CO₂浓度为参考序列，以X₀⁽⁰⁾(j)表示，其中j＝1，2，…，n；以天然气脱碳装置的进气量、进气压力、进气温度、贫液循环量、贫液入塔温度、吸收塔液位、塔顶温度、塔底温度为比较序列，分别以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：建立灰色系统GM(1,N)模型进行动态分析，判断出不同工况下各控制点当前参数对天然气脱碳装置运行的利弊，具体过程如下：

S201：对S1中的参考序列和比较序列做灰色一次累加生成处理，得到生成数列将数列的时刻i＝1,2,...,n看作连续的变量t，则可将数列作为时间t的函数

S202：令(式I)为GM(1,N)模型的原始形式，式I中的参数列记为α＝(a,b₁,b₂,...,b_N-1)^T，再令 将式I按差分法离散，可得到线性方程组：

按照最小二乘法，得：

其中，B^T表示B的转置矩阵，B^-1表示B的逆矩阵；

S203：利用两点滑动平均法，可得矩阵：

求出后，微分方程(式I)便确定了；

若n-1＜N，则方程组(式II)的方程个数少于未知数的个数，此时，B^TB是奇异矩阵，我们无法利用(式III)式得到我们称这时的信息为贫信息。考虑到向量的元素实际上是各子因素对母因素影响大小的反映，因此，引入矩阵M对α^Tα做加权极小化。对未来发展趋势减弱的子因素加以较大的权，对有发展潜力的子因素加以较小的权，这样做可把未来的可能情形也考虑进来，使之更好地反映未来的实际情况；

具体地，令M＝diag(α₁,α₂,...,α_N)，其中，若X_i对X₁的影响有减弱的趋势，则α_i相应较大；反之，若X_i对X₁的影响有增加的趋势，则α_i相应较小，此时，计算向量可采用公式：