[发明专利]一种热交换器多参数关联监测预警方法和系统

权利要求书

1.一种热交换器多参数关联监测预警方法，其特征在于，包括：

获取热交换器的一次监测参数，所述一次监测参数包括温度、压力和流量；

根据所述热交换器的结构参数、工艺流体物理性能参数和所述一次监测参数，构建反应传热性能、阻力性能、结垢故障和泄漏故障的二次监测参数，提取所述一次监测参数和所述二次监测参数的数据基线；

根据所述热交换器的运行状态、使用性能和故障失效与所述一次监测参数和所述二次监测参数的数据基线的关联关系，构建多参数预警模型，所述多参数预警模型包括构建健康矩阵和观测矩阵，根据所述健康矩阵和所述观测矩阵计算状态估计矩阵；

计算所述观测矩阵与所述状态估计矩阵之间的距离值，根据所述距离值计算估计值与实际值之间的相似指数；

统计监测时间段内对差异贡献率排前三位的一次监测参数和/或二次监测参数，定位出导致所述热交换器状态向量偏离的故障并进行预警；

所述二次监测参数包括有效平均温差、传热效率、流体功耗、总熵增率、泄漏因子和结垢阻抗系数；

所述根据所述热交换器的运行状态、使用性能和故障失效与所述一次监测参数和所述二次监测参数的数据基线的关联关系，构建多参数预警模型，所述多参数预警模型包括构建健康矩阵和观测矩阵，根据所述健康矩阵和所述观测矩阵计算状态估计矩阵包括：

通过高阶性能指标和所述一次监测参数以及所述二次监测参数的健康数据计算平均值，作为初始聚类中心，计算每种参数与相应聚类中心的距离，根据距离范围划分聚类中心所属集合，对划分好的集合重新计算每个集合的聚类中心，然后进行迭代，以其作为典型状态向量构建出健康矩阵；

根据构建完毕的所述健康矩阵与热交换器实时获取的一次监测参数、二次监测参数构建的观测矩阵计算所述状态估计矩阵，计算公式如下：

其中，D为所述健康矩阵，X_obs为实时获取的一次监测参数、二次监测参数组成的所述观测矩阵，X_est为所述状态估计矩阵，

式中是为避免观测向量运算之后出现不可逆现象引进的非线性算子，其计算过程为：

2.根据权利要求1所述的热交换器多参数关联监测预警方法，其特征在于，所述计算所述观测矩阵与所述状态估计矩阵之间的距离值，根据所述距离值计算估计值与实际值之间的相似指数具体包括：

根据如下计算公式计算所述距离值：

其中，dist代表所述距离值，dist(X_obs,X_est)代表观测矩阵X_obs与状态估计矩阵X_est之间的距离，X_obsi、X_esti代表了实时样本值与估计值在第i时刻的状态向量；

所述相似指数的计算公式如下：

其中，sim代表所述相似指数。

3.根据权利要求2所述的热交换器多参数关联监测预警方法，其特征在于，在所述预警之前，还包括：

在历史健康数据相似指数序列中取一个包含N个样本的滑动窗口，计算所述滑动窗口内连续N个相似指数的平均值，计算公式如下：

其中，sim_i为第i个相似指数，将使用滑动窗口得出的相似度指数最小值s_min作为预警阈值。