煤气压缩机数据建模

论文摘要

随着工业规模的不断扩大和工业过程复杂性的日益增加,离心压缩机被广泛应用于冶金、石油、化工、天然气输送以及制冷等工业部门。离心压缩机虽有很多优点,但也有其本身难以消除的缺点,如不适用于气量小的场合、稳定工况区较窄、易喘振等等。喘振是离心压缩机的固有特性,出现喘振是很危险的,严重时会危及压缩机的安全,为了保证离心压缩机稳定、长周期运行,必须快速判断使其脱离喘振工况。本文以宝钢集团的燃气—蒸汽联合循环发电机组的煤气系统为研究对象。针对上述出现的一些问题,从系统实际运行的角度出发,通过数据建模和混合建模的方法建立煤气系统中离心压缩机的数学模型。由于系统具有多变量、非线性的特性,传统的数据建模方法在处理非线性问题上精度不高。本文采用基于核函数的偏最小二乘(KPLS)方法,利用核函数将低维空间的非线性回归转化为高维空间的线性回归,KPLS方法可以克服实际生产工艺中非线性因素对模型的不利影响。本文利用现场的数据,以煤气成分、质量流量、入口压力、入口温度等作为输入变量,建立基于KPLS方法的离心压缩机模型。针对机理模型误差较大、精度不高的问题,建立了离心压缩机混合模型。混合模型是由机理模型和误差补偿器两部分并联组成,采用基于KPLS方法训练误差补偿器。仿真分析表明基于KPLS方法的压缩机模型准确可靠、精度较高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 离心压缩机建模发展现状
• 1.3 过程建模方法
• 1.3.1 机理建模
• 1.3.2 实验建模
• 1.3.3 混合建模
• 1.4 课题主要研究内容
• 第2章 CCPP煤气系统工艺分析
• 2.1 CCPP煤气系统的结构及工艺流程
• 2.1.1 CCPP煤气系统的结构
• 2.1.2 CCPP煤气系统的工艺流程
• 2.2 离心式压缩机的结构组成及工作原理
• 2.2.1 离心式压缩机的结构组成
• 2.2.2 离心式压缩机的特点
• 2.2.3 离心式压缩机的工作原理及性能
• 2.3 离心式压缩机影响变量分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 离心式压缩机数据模型
• 3.1 数据来源与分析
• 3.2 过程数据预处理
• 3.2.1 预处理的必要性
• 3.2.2 预处理方法
• 3.3 基于核函数的偏最小二乘（KPLS）方法
• 3.3.1 偏最小二乘（PLS）方法
• 3.3.2 核函数
• 3.3.3 核偏最小二乘（KPLS）方法
• 3.4 基于KPLS压缩机模型的建立
• 3.4.1 数据选取和采集
• 3.4.2 核函数参数的选择
• 3.4.3 模型的建立与仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 离心压缩机混合模型
• 4.1 压缩机机理模型分析
• 4.1.1 级中的能量损失
• 4.1.2 离心压缩机的等熵效率
• 4.1.3 能量传递与压力升高
• 4.1.4 离心压缩机出口温度
• 4.1.5 离心压缩机机理模型
• 4.2 压缩机补偿模型
• 4.3 压缩机混合模型
• 4.4 模型的建立与仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢