[发明专利]一种调节阀动态仿真特性曲线的优化方法

说明书

本发明提供一种调节阀动态仿真特性曲线的优化方法，步骤为：获取现场调节阀的历史数据、仿真调节阀相关参数以及相关物性参数，计算对应的仿真调节阀综合开度；基于现场调节阀真实开度和仿真调节阀综合开度数据，通过改进的动态类心调整聚类方法对数据进行预处理；根据现场调节阀给定开度将聚类获得的类心数据等分为n个区间，并将相邻区间内均无数据的区间进行合并计算各区间的初始特性曲线；将各数据点到初始特性曲线的距离总和作为优化函数，将各区间内的初始特性曲线斜率ksubgt;i/subgt;和区间个数n作为优化参数，利用优化算法进行寻优，获得距离总和最小情况下的各区间特性曲线斜率ksubgt;i/subgt;和区间个数n，得到高精确度、高真实性的仿真调节阀特性曲线。

技术领域

本发明涉及调节阀动态仿真技术领域，具体涉及一种调节阀动态仿真特性曲线的优化方法。

背景技术

调节阀是化工过程中最常用的单元设备之一，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件，一般由执行机构和阀门组成。

为了更好的模拟与最大限度的还原化工生产过程，通常需要对调节阀进行动态仿真，但在动态仿真过程中，由于调节阀的阀门特性与现场调节阀的阀门特性之间往往存在一定的差异，这就导致动态仿真中的调节阀阀门开度与现场调节阀的实际开度无法一致。因此在仿真调节阀中可自主配置特殊的阀门特性曲线，该曲线反映了现场调节阀真实开度(SetOP)与仿真调节阀综合开度(RealOP)之间的特性关系。

通过现场实际调节阀开度(SetOP)与该特性曲线，可以得到仿真调节阀中参与动态仿真计算的综合开度(RealOP)，然而要准确获取该曲线却存在一定难度。

随着技术的进步，仿真调节阀的特性曲线可通过海量的现场调节阀历史数据计算得到，然而现场历史数据噪声的影响会导致基于历史数据所得到的调节阀特性曲线失真，若不进行必要的处理可能无法用于仿真调节阀。

期刊电力安全技术(09),59-61中《火电厂汽轮机阀门流量特性曲线优化》提供一种通过试验的方法对汽轮机现场阀门特性曲线进行调整和优化，该方法主要针对现场实际阀门的优化，需要通过试验的方法获得阀门的特性曲线，成本高、效率低、效果也具有较大的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种调节阀动态仿真特性曲线的优化方法，提高动态仿真中调节阀的模拟精度与仿真真实性，得到高精确度、高真实性的仿真调节阀特性曲线。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案。

本发明提供一种调节阀动态仿真特性曲线的优化方法，包括如下步骤：

S1:获取现场调节阀的历史数据、仿真调节阀相关参数以及相关物性参数，计算得到对应历史数据下的仿真调节阀综合开度；

S2:基于现场调节阀真实开度和仿真调节阀综合开度数据，通过改进的动态类心调整的KMeans聚类方法，对数据进行预处理；

S3:根据现场调节阀给定开度将聚类获得的类心数据等分为n个区间，并将相邻区间内均无数据的区间合并为一个大空区间，合并后的区间个数为n’，基于合并后的各区间数据获得初始特性曲线；

S4:将各数据点到所述初始特性曲线的距离总和作为优化函数，将合并后每个区间内初始特性曲线斜率k_i，其中i＝1～n’，以及合并前区间个数n作为优化参数，利用优化算法进行寻优操作，获得距离总和最小情况下的各区间特性曲线斜率k_i以及区间个数n。

进一步的，所述现场调节阀的历史数据包括调节阀真实开度、阀门进口压力、阀门出口压力、阀门流量的相关历史数据；所述仿真调节阀相关参数为仿真调节阀阀门Cv值；所述相关物性参数为物质流密度值。

进一步的，所述仿真调节阀综合开度的计算公式为：