[发明专利]一种用于空分液化装置的变负荷控制和优化方法

权利要求书

1.一种用于空分液化装置的变负荷控制和优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)根据空分装置现场流程建立流程模型；

2)用空分装置的现场工况确定流程模型中各个设备的参数；

3)以SW超结构建模方法建立等价换热网络替换多股流换热器模型；

4)基于设备操作柔性和装置生产工况建立经济最优化命题；

5)列写空分装置关键操作变量相关的边界条件；

6)将空分装置模拟数据作为样本集，以CAD方法建立关键操作变量的代理模型；

7)求解最优化命题。

2.如权利要求1所述的一种用于空分液化装置的变负荷控制和优化方法，其特征在于，所述步骤2)中，找到稳态的空分工况点来进行设备参数估算。

3.如权利要求1或2所述的一种用于空分液化装置的变负荷控制和优化方法，其特征在于，所述步骤3)中，根据空分过程拟合的多股流换热器参数和计算结果建立其SW超结构等价换热网络模型，将多股流换热器按冷热流股的进出口位置拆分成数个内部无进出料的级，单独讨论其中的物料状态，每一级都能拆分成由多个换热节点组成的换热网络，其中每一个节点都是单股热物流和单股冷物流换热，据此可以将多股流换热器拆分成数个双流换热器组成的换热网络，避免分析多股流换热器的机理模型，只需单独估算这些换热器的换热面积。

4.如权利要求1或2所述的一种用于空分液化装置的变负荷控制和优化方法，其特征在于，所述步骤4)中，引入柔性来确定变量的操作边界。

对于任意过程，存在等式约束h和不等式约束g：

其中d、z、θ和x分别为表征设备属性参数、控制变量、操作变量和状态变量，此时，等式约束h(d,z,θ,x)表示为x＝x(d,z,θ)，则模型满足g(d,z,θ,x(d,z,θ))＝f(d,z,θ)≤0；

存在J条不等式约束f(d,z,θ)，检验操作柔性的问题表示为

当χ(d)≤0，在给定设计下，任意θ∈T都可行的，对任意操作变量θ，存在正则点集合N(θ^N)，使得θ在T＝{θ|(θ^N-δΔθ^-)≤θ≤(θ^N+δΔθ⁺)}内波动时，都为可行的操作点，其中Δθ⁺和Δθ^-分别为θ^N在正负方向上的最大偏差，δ为柔性指数；

优化命题是以经济效益Prof最优化为目的建立的，用δ_set表示空分过程和设备存在一定裕量下的最小柔性指数，其可以代表控制器的控制范围和精度，则优化命题形式如下：

5.如权利要求4所述的一种用于空分液化装置的变负荷控制和优化方法，其特征在于，所述的步骤4)中，将操作域的质心作为正则点，使得操作点在超矩形T中波动时操作变量的柔性尽可能大。

6.如权利要求1或2所述的一种用于空分液化装置的变负荷控制和优化方法，其特征在于，所述的步骤5)中，边界条件是由空分产品要求和空分设备的操作条件决定的。