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专利号: 2021104402475
申请人: 宁波大学科学技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于近邻局部异常因子的乙烯裂解炉运行状态监测方法,其特征在于,具体包括以下所示步骤:

步骤(1):获取乙烯裂解炉正常运行状态下的n个采样时刻的样本数据x1,x2,…,xn,并T

将其组成一个n×m维的数据矩阵X=[x1,x2,…,xn] ;其中,第i个采样时刻的样本数据xi∈

33×1

R 中的33个测量数据具体包括6个炉管辐射室的进料压力,6个炉管的进料流量,6个炉管的稀释蒸汽流量,6个炉管的出料温度,6个炉管的交叉温度,1个乙烯裂解炉出料平均温度,

33×1

1个乙烯裂解炉的炉壁燃气流量,和1个乙烯裂解炉的底部燃气流量,i∈{1,2,…,n},R表示33×1维的实数向量,R表示实数集,上标号T表示矩阵或向量的转置;

步骤(2):根据公式 分别对数据矩阵X中的列向量z1,z2,…,z33实施标准化处理,从而得到标准化处理后的数据矩阵 其中,zk和 分别表示X和 中第k列的列向量,k∈{1,2,…,33},μk和δk分别表示列向量zk中所有元素的平均值和标准差;

步骤(3):按照如下所示步骤(3.1)至步骤(3.6)确定出近邻局部异常因子的正常上限值Qlim;

步骤(3.1):初始化i=1;

步骤(3.2):设置 后,再将Xi中第i行的行向量删除,从而得到由n‑1行向量组成的(n‑1)×33 (n‑1)×33矩阵Xi∈R ;其中,R 表示(n‑1)×33维的实数矩阵;

步骤(3.3):计算Xi中各行向量与行向量yi之间的距离,再将Xi中与yi之间距离最小的NN×33

行向量组成近邻参考矩阵 其中,R 表示N×33维的实数矩阵,yi表示 中第i行的行向量;

步骤(3.4):求解广义特征值问题 中最大特征值λi对应的特征向量αi后,再根据公式 更新特征向量αi;

步骤(3.5):根据公式 计算近邻局部异常因子Qi后,判断是否满足条件i<n;若是,则设置i=i+1后,再返回步骤(3.2);若否,则得到Q1,Q2,…,Qn;

步骤(3.6):将Q1,Q2,…,Qn中的最大值记录成近邻局部异常因子的正常上限值Qlim;

1×33

步骤(4):在最新采样时刻t,采集乙烯裂解炉的样本数据xt∈R ,并根据公式对xt中各个元素实施标准化处理,得到标准化处理后的在线数据向量其中,xt(k)和 分别表示xt和 中的第k个元素;

步骤(5):计算 中各行向量与在线数据向量 之间的距离,再将 中与 之间距离最小的N行向量组成近邻参考矩阵

步骤(6):求解广义特征值问题 中最大特征值λt对应的特征向量pt后,再根据公式 更新特征向量pt;

步骤(7):根据公式 计算最新采样时刻t的近邻局部异常因子Qt后,判断是否满足条件Qt≤Qlim;若是,则执行步骤(8);若否,则执行步骤(10);

步骤(8):根据如下所示公式将 中后n‑1行的行向量y2,y3,…,yn与 合并成一个矩阵Y后,再执行步骤(9);

上式中,y2,y3,…,yn分别表示 中第2行至第n行向量;

步骤(9):根据公式 分别对矩阵Y1中的列向量 实施标准化处理,从而得到标准化处理后的矩阵 再根据公式 和 分别更新平均值μ1,μ2,…,μ33和标准差δ1,δ2,…,δ33后,设置 并返回步骤(4)继续实施最新采样时刻的乙烯裂解炉运行状态监测;其中,和ηk分别表示Y和 中第k列的列向量,和 分别表示列向量 中所有元素的平均值和标准差;

步骤(10):返回步骤(4)继续实施最新采样时刻的乙烯裂解炉运行状态监测,直至得到连续6个最新采样时刻的近邻局部异常因子后,判断这6个近邻局部异常因子是否都大于Qlim;若是,则触发异常警报;若否,则乙烯裂解炉运行状态正常,并执行步骤(8)。