工业循环水腐蚀结垢预测系统设计与实现

发布时间：2020-08-13 22:17

【摘要】：工业冷却水是石化、冶金等行业不可缺少的重要环节。因石化、冶金等行业工艺流程长,作业时间连续,大量使用管道、压力容器设备,产生高温液体,冷却水一般都是循环使用以保证生产的连续性。然而循环冷却水在给企业带来效益的同时也给企业造成了巨大的困扰。冷却水在设备中不断重复使用引起微生物的滋生,导致水体恶化进而引发腐蚀、结垢问题的发生。腐蚀易造成设备管道泄漏污染环境而结垢则堵塞管道影响换热效率,这两种情况严重时会导致企业非计划停车,造成企业重大经济损失。目前工业现场常用的腐蚀、结垢检测方法主要分为以下几种:一是利用污垢热阻仪和腐蚀在线监测仪对循环水的腐蚀、结垢情况进行检测,但是这些设备的探头都比较昂贵受水质影响较大,极易损耗,设备维修安装成本较高;二是利用挂片法,一个月检测化验一次,采样周期长。三是凭借现场技术人员的经验对腐蚀结垢趋势进行判断,人为影响因素较大。本文基于软测量技术理论同时结合国内外对于循环水腐蚀结垢问题的研究设计开发了一套循环水腐蚀结垢在线预测系统。系统结合现场生产流程,设计功能全面,操作简单,满足现场工作人员的需要。系统的主要组成和特点是:(1)针对现场复杂数据提供数据整合处理方法。如误差数据采用3σ法则,缺失数据补全、时序匹配、数值转换等保证数据样本的完整精确。(2)辅助变量灵活筛选。针对系统所需辅助变量给于智能筛选和人工筛选相结合的方式。智能筛选基于加权灰关联分析、主元分析等方法,通过算法自动完成变量筛选。人工筛选则是供现场操作人员根据现场需要进行灵活选取变量。(3)本文研究出基于离线测量数据和工况判别的模型性能监测与校正方法。预设工况中心随时监测工业过程变化,当模型性能评价指标超过其置信限时触发系统模型的校正功能;基于工况中心工况变化类型懫取相应的校正措施:若工业过程特性发生渐变,则采取模型预估值校正方法对模型的预测值进行校正;若工业过程特性发生突变,则采取模型更新重构校正方法对模型进行更新。(4)实现C#与MATLAB的交互。系统结合C#具有丰富的前端界面效果和快速的程序执行能力以及MATLAB强大的计算能力,由此设计的预测系统提供了良好的操作以及精确的预测结果。
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52
【图文】：

满足结束条件BP神经网络训练得到的误差作为适合度值种群操作交叉、变异操作计算适应度函数满足结束条件初始化BP神经网络权值长度获取最优权值阈值计算误差权值更新NYN图 2.6 遗传算法优化 BP 神经网络

图 2.10 结垢速率预测结果图2.4 本章小结循环冷却水腐蚀结垢预测研究是一个难点问题，其机理影响因素复杂，难以通过传统的手段对其进行研究。本章通过对循环冷却水系统基本知识进行归纳，总结出循环冷却水系统的类型以及循环水冷却流程中的常见故障。基于天津石化水务车间循环水系统设备运行数据、工艺流程和参数指标，通过对各项参数进行灰色关联算法筛选确定主导变量和辅助变量，然后采用 GA-BP 神经网络 腐蚀预测模型和 PSO-LSSVM 结垢预测模型对循环水的腐蚀、结垢速率进行预测，取得了较好的预测效果。

（a）稳态工况腐蚀离线测量值和模型预估值比较

【参考文献】

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本文编号：2792602