[发明专利]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

说明书

本发明公开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，在考虑乙烯裂解炉非稳态运行与时变特性的前提下，实现了实时的对乙烯裂解炉的采样数据进行实时特征分析，从而有效的监测乙烯裂解炉的运行状态。本发明方法通过实时构造近邻局部异常因子的技术手段来解决乙烯裂解炉采样数据的非稳态变化问题，实时的最大化在线新采样数据与近邻参考数据集之间的差异，来判断新采样数据是否反映除了乙烯裂解炉的异常。此外，本发明方法通过实时将正常的最新样本数据引入到正常数据矩阵，并同时删除最陈旧的样本数据，实现了乙烯裂解炉运行状态监测模型的实时更新。

技术领域

本发明涉及一种化工过程运行状态监测方法，特别涉及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。

背景技术

乙烯裂解炉用于加工裂解气，种类有双辐射室、单辐射室及毫秒炉。乙烯裂解炉是乙烯生产装置的核心设备，主要作用是把天然气、炼厂气、原油及石脑油等各类原材料加工成裂解气，并提供给其它乙烯装置，最终加工成乙烯、丙烯及各种副产品。乙烯裂解炉的生产能力及技术的高低，直接决定了整套乙烯装置的生产规模、产量和产品品质，因此乙烯裂解炉在乙烯生产装置乃至整套石油化工生产中都起到龙头作用。

由此可见，乙烯裂解炉运行在期望状态(即：正常状态)对整个乙烯生产流程有着重要的作用，实时监测乙烯裂解炉的运行状态是必不可少的。然而，传统的监测乙烯裂解炉运行状态都是通过监测某个或少数几个关键的技术参数的变化来实现了。这种按照单变量思想监测关键变量的变化，只能对单个技术参数是否在允许变化范围内进行实时监测，无法从整个系统的角度出发，实时监测乙烯裂解炉的运行状态。

此外，乙烯裂解炉在实际运行中，其状态会受到原料进料，蒸汽进料等因素的波动的影响，导致乙烯裂解炉的运行都是非稳态的。在此条件下采集到的数据都是非稳态样本数据。传统的数据驱动方法假设高斯分布，在乙烯裂解炉的样本数据中是不成立的。因此，数据驱动的乙烯裂解炉运行状态监测已知都是个比较棘手的问题。可幸的是，现阶段由于工业大数据的推进，乙烯裂解炉对象安装有多个测量仪表与计算机辅助系统，可以实时短间隔的测量样本数据。这为实施数据驱动的乙烯裂解炉运行状态监测奠定了充实的数据基础。

在乙烯裂解炉采样数据量充分的情况下，过程运行的非稳态特性导致高斯分布假设依旧不成立。然而，考虑到乙烯裂解炉异常运行状态未可知，且任意数目或者任何变量的异常都可表示乙烯裂解炉运行状态出现了异常。因此，针对乙烯裂解炉样本数据的特征分析，理应实时在线进行。此外还得进一步考虑采样数据的非稳态特性，不能将乙烯裂解炉的历史样本数据当成一个整体，还得实时更新乙烯裂解炉正常运行状态下的样本数据。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是：在考虑乙烯裂解炉非稳态运行与时变特性的前提下，如何实时的对乙烯裂解炉的采样数据进行实时特征分析，从而有效的监测乙烯裂解炉的运行状态。具体来讲，本发明方法通过实时的为乙烯裂解炉的在线采样数据构造近邻局部异常因子，并通过判断该异常因子是否超限来监测乙烯裂解炉的运行状态是否出现了异常。然后，实时的将正常运行状态下的样本数据更新至参考数据集中，从而保证了模型的自适应的更新特性。

本发明方法解决上述问题所采用的技术方案为：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，包括以下所示步骤。