[发明专利]基于独立分量贡献度加权分析的天然气净化过程异常监测方法

权利要求书

1.一种基于独立分量贡献度加权分析的天然气净化过程异常监测方法，其特征在于，该监测方法按如下步骤进行：

步骤1：选取所监测的高含硫天然气净化脱硫生产过程中的m个工艺参数，其中，m＝26，各工艺参数分别为：x₁原料气中H₂S含量、x₂溶液循环量、x₃贫MDEA溶液入塔压力、x₄吸收塔液位、x₅吸收塔压差、x₆湿净化气压力、x₇湿净化气H₂S含量、x₈湿净化气CO₂含量、x₉闪蒸塔压差、x₁₀闪蒸气流量、x₁₁闪蒸塔压力、x₁₂闪蒸塔液位、x₁₃MDEA活性炭过滤器压差、x₁₄贫富液换热器富液出口温度、x₁₅贫富液换热器贫液出口温度、x₁₆再生塔液位、x₁₇再生塔塔顶温度、x₁₈再生塔上部压力、x₁₉再生塔下部压力、x₂₀重沸器进口半贫液温度、x₂₁重沸器出口半贫液温度、x₂₂重沸器蒸汽压力、x₂₃重沸器蒸汽流量、x₂₄酸气分离器压力、x₂₅酸气分离器液位、x₂₆酸水回流量；

步骤2：预设采样间隔时间，采集所述工艺参数的正常工况下数据，剔除误差样本后形成训练集x∈R^m×n；

步骤3：对步骤2所得的训练样本数据x∈R^m×n进行均值中心化以及标准化的数据处理；

步骤4：基于步骤3所得的训练样本数据，构建基于独立分量贡献度加权的模型，计算在正常工况下的总体残差三阶累积量HE与加权总体独立分量三阶累积量HS_w；

步骤5：计算联合指标SE，并获得联合指标SE统计量的控制限，

其中，l_HSw和l_HE分别为HS_w和HE的控制限；

步骤6：在线获取高含硫天然气净化脱硫生产过程中的所述工艺参数的运行工况下数据，通过步骤4构建的基于独立分量贡献度加权的模型，计算当前工况下的总体残差三阶累积量HE与加权总体独立分量三阶累积量HS_w，并重新计算联合指标SE，分析样本联合指标SE是否超出正常工况下控制限，若超限则发生异常工况，否则正常。

2.根据权利要求1所述的基于独立分量贡献度加权分析的天然气净化过程异常监测方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4.1：对正常工况下的样本数据集x∈R^m×n，运用独立分量分析方法求得其解混矩阵W和独立分量s；

x＝As,s＝Wx (2)

步骤4.2：将整个过程分为主导独立分量和模型残差两部分：

s_d＝W_dx (3)

其中，s_d为根据解混矩阵W行二范数降序选择的前d个主导独立分量矩阵，相应的W的行构成的子矩阵记作W_d，与其对应的混合子矩阵记为A_d，是x在主导独立分量s_d上的投影；

步骤4.3：计算总体残差三阶累积量HE与其控制限，在采样i处，非高斯模型对第q个变量的样本残差三阶累积量为：

he_q(i)＝e_q(i)e_q(i-1)e_q(i-2)

＝l_qx(i)l_qx(i-1)l_qx(i-2) (5)

其中，l_q是L的第q行，q＝1,2,…,m；

定义总体残差三阶累积量以监测所有样本残差三阶累积量，总体残差三阶累积量为：

其中，mhe_q与vhe_q分别为he_q的均值与标准差；

步骤4.4：独立分量贡献度权值矩阵计算，对于解混矩阵W，计算其行的二范数：

ω_p＝‖W.,p‖,p＝1,2,…,d (7)

定义第p个行二范数占所有行二范数和的比重作为第p个独立分量的贡献度矩阵：

步骤4.5：计算加权总体独立分量三阶累积量HS_w，加权总体独立分量三阶累积量HS_w为：

其中，