[发明专利]面向天然气分输站的调节阀非线性特性检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及天然气管道运输技术领域，尤其涉及调节阀控制技术领域，具体是指一种面向天然气分输站的调节阀非线性特性检测方法及系统。

背景技术

天然气是世界三大主力能源之一，拥有高效、无污染等优点。我国拥有着极为丰富的天然气资源，天然气产业有着良好的发展前景。发展天然气产业，提升其在能源市场的竞争力和消费率，可以极大地促进我国能源结构的优化，并且有效地推动我国低碳经济的发展。

天然气的运输方式为管道运输，经过高高压和高中压站后进入到城市管网，为下游的用户提供分压后的天然气。天然气分输站是输气管道为了分流天然气至下游用户，沿线设置的站场。为了保证天然气分输的安全性和持续性，需要建立一个压力调节系统来调节分输站的压力，来保证下游的管道压力没有超标，并且当发现压力调节设备发生故障时，系统能够安全切断控制回路，防止事故的发生。

工作调节阀和监控调节阀由于长时间在高压、高低温、腐蚀等情况下工作，加上外部经常受到干扰及内部结构参数不合理等情况，容易受到损耗，出现非线性特性。天然气运输过程中调节阀如果发生故障，控制回路将发生振荡，这将导致输出压力不稳定、设备加速报废等不良后果，严重时可能发生安全事故。根据Honeywell公司的调查显示，过程工业中有近2/3的回路存在着问题，处于理想状态的控制回路仅有1/3。近年来有不少能源运输过程的事故发生，比如2014年11月的“11-22”特大事故，青岛中石化东黄输油管道泄露爆炸，共导致62人遇难，136人受伤，直接经济损失高达7.5亿元。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种面向天然气分输站的调节阀非线性特性检测方法及系统，能够对调节阀的非线性特性进行实时监测，及时发现调节阀的故障，保证系统的安全，减少系统的维护费用并增加部件的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明具有如下构成：

该面向天然气分输站的调节阀非线性特性检测方法，所述调节阀包括工作调节阀和监控调节阀，所述的方法包括以下步骤：

基于OPC接口从天然气分输站的控制器采集调节阀工作时控制回路的参数，所述控制回路的参数包括工作调节阀与监控调节阀各自的压力设定值SP、控制器的输出值OP和压力过程值PV；

将所述控制回路的参数从原始的非线性空间基于核函数投影到高维的线性空间，并采用相关熵方法检验调节阀是否存在非高斯特性和非线性特性；

于存在非高斯特性和非线性特性时根据所述控制回路的参数分别判断工作调节阀和监控调节阀是否存在粘滞特性。

可选地，将所述控制回路的参数从原始的非线性空间基于核函数投影到高维的线性空间，包括如下步骤：

当检验时间序列{x_t,t∈T}时，将所述控制回路的参数作为原始数据，并采用IAAFT方法生成替代数据{x_s,s∈T}，其中T表示字典集，x_t表示t时刻的回路参数；

分别将所述原始数据和替代数据从原始的非线性空间基于核函数投影到高维的线性空间。

可选地，根据如下公式将所述原始数据从原始的非线性空间基于核函数投影到高维的线性空间：

根据如下公式将所述替代数据从原始的非线性空间基于核函数投影到高维的线性空间：

其中，σ表示核的宽度参数，||||表示求范数，τ表示延时时间，k(x_t,x_t+τ)表示原始数据映射到高维的线性空间的内积，k(x_s，x_s+τ)表示替代数据映射到高维的线性空间中的内积。

可选地，采用相关熵方法检验过程是否存在非高斯特性和非线性特性，包括如下步骤：

根据如下公式计算所述原始数据的相关熵：

V(s,t)＝E{κ(x_t，x_t+τ)}＝E{<φ(x_t),φ(x_t+τ)>}

根据如下公式计算所述替代数据的相关熵：

V(s，t)＝E{κ(x_s，x_s+τ)}＝E{<φ(x_s)，φ(x_s+τ)>}

其中，V(s,t)表示相关熵，E{}表示求期望值，表示核映射，τ表示延时时间；