面向空分設備變負荷操作最佳化的參數估計理論與方法

《面向空分設備變負荷操作最佳化的參數估計理論與方法》是依託浙江大學，由邵之江擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向空分設備變負荷操作最佳化的參數估計理論與方法
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：邵之江
• 項目類別：面上項目

項目摘要

現代化的大型空分設備是大型鋼鐵和煤化工裝置的重要輔助設備。其流程結構複雜、耦合嚴重、分離純度要求高、變工況範圍大、操作難度大。根據運行數據對熱力學修正因子、塔板效率等關鍵模型參數進行快速、準確修正，得到高精度的空分流程機理模型，是實現變負荷最佳化設定的技術關鍵。本項目將針對空分設備機理模型的參數可估計性問題、參數估計命題的求解收斂性問題、機理模型的精度問題，利用模型的結構化特徵，對關鍵參數的靈敏度、測量信息冗餘性、參數可估計性之間的內在關係進行定量分析；設計估計函式改善可能存在的顯著誤差對參數估計結果的影響；採用結構正則化方法、基於回溯同倫和滾動逼近的初值化方法、序列子問題求解策略，增強參數估計命題的求解收斂性；在變負荷操作最佳化框架下，對機理模型的整體精度(尤其是外推精度)進行定量評估。將探索形成機理模型修正的系統化理論和方法，為實現空分設備和類似工業裝置變負荷操作最佳化奠定堅實的模型基礎。

結題摘要

現代化的大型空分設備是大型鋼鐵和煤化工裝置的重要輔助設備。其流程結構複雜、耦合嚴重、分離純度要求高、變工況範圍大、操作難度大。根據運行數據對熱力學修正因子、塔板效率等關鍵模型參數進行快速、準確修正，得到高精度的空分流程機理模型，是實現變負荷最佳化設定的技術關鍵。本項目針對空分設備機理模型的參數可估計性問題、參數估計命題的求解收斂性問題、機理模型的精度問題，利用模型的結構化特徵，對關鍵參數的靈敏度、測量信息冗餘性、參數可估計性之間的內在關係進行定量分析。提出了一種多工況下的魯棒參數估計命題構造方法；基於工業現場採集的數據，將該方法套用於空氣分離設備變負荷過程的參數估計問題上，運行結果顯示了此方法的有效性。該方法的提出可有效地減小模型參數變化的非線性對參數估計精度的影響，同時為空氣分離設備變負荷過程的參數估計提供技術支撐。基於魯棒估計理論設計了一種基於聯合熵的魯棒估計函式，該方法對較大的測量誤差（顯著誤差）不敏感，可在不同的隨機顯著誤差與隨機誤差同時存在的情況下，獲取準確的數據校正結果，改善了可能存在的顯著誤差對參數估計結果的影響。研究了結構正則化方法、基於回溯同倫和滾動逼近的初值化方法、序列子問題求解策略，針對不同情況提出了多種高效的參數估計求解策略（包括基於規模遞增的序列子問題最佳化策略、線上求解空分設備參數估計問題的及時學習方法等）並套用於空分設備變負荷下的參數估計問題上，有效地改善了空分設備參數估計命題初值點，並增強了參數估計命題的求解收斂性；在變負荷操作最佳化框架下，對機理模型的整體精度(尤其是外推精度)進行了定量評估。探索形成了機理模型修正的系統化理論和方法，為實現空分設備和類似工業裝置變負荷操作最佳化奠定堅實的模型基礎。