[发明专利]基于最小方差的控制回路性能评估方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于最小方差的控制回路性能评估方法与系统，其中包括采集天然气管道压力控制回路数据，控制回路数据包括进口和出口的天然气压力参数；建立进出口压力的输入输出模型；以天然气管道进口的天然气压力数据作为输入，通过输入输出模型得到预测输出值；比较预测输出值与实际采集到的天然气管道出口的天然气压力数据得到误差，基于最小方差算法评估控制回路的性能。采用该种方法及系统，当出现压力控制回路性能下降趋势或电动调节阀发生故障时，该装置能够自动及时地对管理人员进行提示，这将大大减轻人员的劳动强度，提升运行管理效率，从而避免或减少天然气分输站存在的压力波动过大以及安全生产事故的发生。

技术领域

本发明涉及天然气管道运输技术领域，尤其涉及控制回路性能评估技术领域，具体是指一种面向天然气分输站的基于最小方差的控制回路性能评估方法及系统。

背景技术

天然气作为一种优质、高效的清洁能源，已发展成为世界三大主力能源之一。天然气采用管道输送，为下游分输用户提供压力平稳、安全可靠的天然气。长输管道的天然气经过高高压、高中压站进入城市管网。天然气分输站是输气管道沿线为分输气体至用户而设置的站场，为了保证高压天然气安全进入下游管道，并保持持续供气，分输站需要通过调压系统调节压力，确保系统下游压力不超过允许的压力，同时保证当调压设备出现故障时，能进行安全切断。

近年来，天然气输送过程中事故频发，如2014年1月份的青岛中石化“11-22”特大事故共造成62人遇难，136人受伤，直接经济损失7.5亿元。因此在应用天然气这种清洁高效的能源同时，必须要确保天然气运行的安全。在天然气输送过程中，由于在每个城市管网中都存在大量的工商业用户、民用用户，特别是工商业用户由于没有足够的管道可作为缓冲储气，若输送压力波动太大或者停气，将直接影响工业用户的生产，造成重大的经济损失和安全事故，因此分输站压力调节是保证天然气安全运行的关键技术。

但是，由于工作调节阀在高低温、高压、腐蚀等恶劣情况将导致调节阀性能下降出现非线性工作特性，同时由于外部其他干扰(如进站压力变化)、控制器结构或参数不合理等原因，控制回路的性能便会恶化甚至回路振荡，导致天然气运行安全事故。因此，保证控制回路中控制器性能稳定是很有必要的。

由于天然气行业的快速发展，分输站控制回路越来越多。以浙江省天然气运行公司为例，其管理的省级天然气管网在2015年末预计管线长度将超过1700公里，输气站55座、无人远控站21座、阀室83座，涉及到分输站压力控制回路达到数百条、压力调节阀达到上千个。面对如此多的控制回路和阀门设备，对于天然气运行企业的站场管理和维护人员来讲，是一个巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种基于最小方差的控制回路性能评估方法与系统，当出现压力控制回路性能下降趋势或电动调节阀发生故障时，该装置能够自动及时地对管理人员进行提示，这将大大减轻人员的劳动强度，提升运行管理效率，从而避免或减少天然气分输站存在的压力波动过大以及安全生产事故的发生。

为了实现上述目的，本发明具有如下构成：

该基于最小方差的控制回路性能评估方法，所述的方法包括以下步骤：

采集天然气管道压力控制回路数据，所述控制回路数据包括天然气管道进口和出口的天然气压力参数；

对采集到的控制回路数据进行分析，建立进出口压力的输入输出模型；

以天然气管道进口的天然气压力数据作为输入，通过所述输入输出模型得到预测输出值；

比较所述预测输出值与实际采集到的天然气管道出口的天然气压力数据得到误差，基于最小方差算法评估控制回路的性能。

可选地，采用预测误差方法，建立进出口压力的输入输出模型，所述预测误差算法采用如下模型结构：