[发明专利]一种基于云模型的脱硫装置腐蚀风险预警方法

权利要求书

1.一种基于云模型的脱硫装置腐蚀风险预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：筛选出影响脱硫装置腐蚀风险的预警指标；

预警指标包括：(1)酸气负荷，mol；(2)氯离子浓度，mg/L；(3)有机热稳定性盐浓度，mg/L；(4)无机热稳定性盐浓度，mg/L；(5)材料耐蚀性，无量纲；(6)温度，℃；(7)流速，m/s；

步骤2：确定腐蚀风险等级与预警指标的阈值；

将腐蚀风险等级划分为I级～IV级，对应的风险等级集合为{[I]，[II]，[III]，[IV]}，分别对应{低风险，中等风险，中高风险，高风险}，确定步骤1中的7个预警指标的I级～IV级风险等级阈值{[a_i,b_i]，(b_i,c_i]，(c_i,d_i]，(d_i,e_i]}；其中，a_i表示第i个指标I级风险阈值下限；b_i表示第i个指标I级风险阈值上限，同时也为第i个指标II级风险阈值下限；c_i表示第i个指标II级风险阈值上限，同时也为第i个指标III级风险阈值下限；d_i表示第i个指标III级风险阈值上限，同时也为第i个指标IV级风险阈值下限；e_i表示第i个指标IV级风险阈值上限；

步骤3：计算预警指标权重；

利用序关系分析法计算预警指标权重，步骤如下：

步骤S31：根据预警指标对腐蚀风险影响的重要性，按照从大到小进行排序，排序结果为：X₁材料耐蚀性＞X₂氯离子浓度＞X₃温度＞X₄流速＞X₅有机热稳定性盐浓度＝X₆无机热稳定性盐浓度＞X₇酸气负荷；

步骤S32：比较相邻预警指标X_i-1与X_i间的相对重要程度，二者比值为r_i，r_i与预警指标权重W_i-1、W_i之间的关系如式(1)：

r_i＝W_i-1/W_i     (1)

式(1)中，W_i-1与W_i为排序后的相邻预警指标X_i-1与X_i的权重；

步骤S33：获取了指标间的r_i以后，预警权重W_i计算如式(2)：

将式(2)再代入式(1)可以倒推预警指标权重W_i-1，计算如式(3)：

W_i-1＝r_i·W_i    (3)

如此就可以依次计算出所有预警指标的权重W_i；

步骤4：计算云模型特征参数，建立I级～IV级风险云模型；

利用步骤2中的第i个指标风险阈值{[a_i,b_i]，(b_i,c_i]，(c_i,d_i]，(d_i,e_i]}，分别计算第i个指标的I级～IV级风险云模型的三个特征参数：期望熵超熵其中n表示I级～IV级风险等级n＝1,2,3,4,i＝1,2,…,7：

第i个指标的I级～IV级风险等级云模型期望的计算公式如式(4)：

式(4)中，表示第i个指标I级风险云模型的期望；表示第i个指标II级风险云模型的期望；表示第i个指标III级风险云模型的期望；表示第i个指标IV级风险云模型的期望；a_i表示第i个指标I级风险阈值下限；b_i第i个指标I级风险阈值上限，同时也为第i个指标II级风险阈值下限；c_i表示第i个指标II级风险阈值上限，同时也为第i个指标III级风险阈值下限；d_i表示第i个指标III级风险阈值上限，同时也为第i个指标IV级风险阈值下限；e_i表示第i个指标IV级风险阈值上限；

第i个指标的I级～IV级风险等级云模型熵的计算公式如式(5)：

式(5)中，表示第i个指标I级风险云模型的熵；表示第i个指标II级风险云模型的熵；表示第i个指标III级风险云模型的熵；表示第i个指标IV级风险云模型的熵；

第i个指标的I级～IV级风险等级云模型的超熵的计算公式如式(6)：

式(6)中，k是根据熵的模糊阈度进行选取；

步骤5：构建七个预警指标I级～IV级腐蚀风险的正向正态云发生器；

步骤S51：将式(4)与式(5)代入标准正态分布中，转化以熵为期望，以超熵为标准差的的随机正态分布如式(7)：

式(7)中，表示第i个指标的I级～IV级风险云模型的熵，表示第i个指标的I级～IV级风险云模型的超熵；随机正态分布表示第i个指标的I级～IV级风险等级的正向正态云发生器所产生的以熵为期望，以超熵为标准差的的正态云；

步骤S52：将式(4)，式(5)代入标准正态分布，转化为以为期望，以为标准差的随机正态分布如式(8)：

步骤S53：计算待评价对象X的第i个指标实测值x_i的I级～IV级风险云隶属度如式(9)：

式(9)中，表示第i个指标相应x_i的第n级风险等级的云模型隶属度；坐标代表一个云滴，需要重复上述过程m次，生成由m个云滴构成的正态云图，则平均云隶属度为如式(10)：

式(10)中，表示评价对象X第i个指标的实测值x_i的第n级风险等级的m个云滴的平均云隶属度；

步骤6：计算腐蚀风险的加权云隶属度；

腐蚀风险的加权云隶属度运算公式如式(11)：

式(11)中，μ_k为待评价对象X的I级～IV级风险等级加权云隶属度；W_i为第i个指标权重；表示评价对象X第i个指标的实测值x_i的第n级风险等级的m个云滴的平均云隶属度；

步骤7：确定脱硫装置腐蚀风险等级，完成预警；

脱硫装置当前的腐蚀风险等级取最大加权云隶属度所在的等级，最大加云隶属度表达式为式(12)：

最大加权云隶属度＝max(μ_k)     (12)。