【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及煤化工，尤其涉及一種變壓吸附裝置監(jiān)控方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、變壓吸附裝置是一種廣泛應(yīng)用于化工、石油、天然氣等領(lǐng)域的重要設(shè)備，其吸附性能的穩(wěn)定性和健康狀況對生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和安全性具有重要影響。目前國內(nèi)變壓吸附裝置的主要失效模式表現(xiàn)為保溫層下腐蝕和由于機(jī)械疲勞造成的疲勞裂紋兩種失效模式。由于變壓吸附裝置位于生產(chǎn)工藝的上游，如果某一設(shè)備失效導(dǎo)致氣體泄漏，遇到明火很容易發(fā)生特種設(shè)備安全事故，其后果及損失不可估量，同時會造成上游原料氣體供應(yīng)不足，將導(dǎo)致整條生產(chǎn)鏈減產(chǎn)或者停車，其所帶來的間接經(jīng)濟(jì)損失也在三千萬以上，直接經(jīng)濟(jì)損失在400-1000萬不等(主要是催化劑的更換及設(shè)備維修方面)，不利于社會安全及人民生命財產(chǎn)安全，無形中增加了企業(yè)的直接成本。而傳統(tǒng)變壓吸附裝置的監(jiān)控方法往往依賴于人工巡檢和定期維護(hù)，存在響應(yīng)速度慢、預(yù)測精度低等問題。
2、數(shù)字孿生技術(shù)(digital?twins，dt)最早在2002年由michael-grieves教授在美國密歇根大學(xué)的產(chǎn)品全生命周期管理(product?life?cycle?management，plm)課程上提出。2016年，美國安世公司(ansys)與通用電氣公司進(jìn)行技術(shù)合作，拓展并整合雙方的工程模擬與嵌入式軟件開發(fā)平臺，為大范圍的行業(yè)數(shù)字孿生解決方案提供動力。國內(nèi)數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展起步較晚，分析數(shù)字孿生技術(shù)產(chǎn)生背景及內(nèi)涵，提出了數(shù)字孿生技術(shù)的概念和數(shù)字孿生技術(shù)產(chǎn)品的體系結(jié)構(gòu)，研究了數(shù)字孿生技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、維護(hù)階段的應(yīng)用，并分析了未來數(shù)字孿生技術(shù)在
3、綜上所述，亟需提供一種開展數(shù)字孿生在煤化工生產(chǎn)過程的應(yīng)用方案，以改善上述問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種變壓吸附裝置監(jiān)控方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，用以改善傳統(tǒng)缺陷檢測方案過于依賴于人工巡檢和定期維護(hù)，存在響應(yīng)速度慢、預(yù)測精度低等問題。
2、第一方面，本專利技術(shù)實施例提供一種變壓吸附裝置的缺陷檢測方法，包括：
3、基于變壓吸附裝置的三維模型、變壓吸附裝置的機(jī)理模型及變壓吸附裝置的運行參數(shù)，構(gòu)建所述變壓吸附裝置的數(shù)字孿生模型；
4、基于正負(fù)壓力循環(huán)作用下變壓吸附裝置局部缺陷形成機(jī)理、條件和各項指標(biāo)的檢測結(jié)果，結(jié)合所述數(shù)字孿生模型，構(gòu)建所述變壓吸附裝置的缺陷預(yù)測評估系統(tǒng)；
5、基于所述變壓吸附裝置的缺陷預(yù)測評估系統(tǒng)，進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練，得到所述變壓吸附裝置的缺陷預(yù)測評估模型；
6、基于所述變壓吸附裝置的缺陷預(yù)測評估模型，對所述變壓吸附裝置的運行狀態(tài)進(jìn)行實時評估，并在所述數(shù)字孿生模型中三維顯示評估結(jié)果。
7、在一種可能的實施方案中，對所述變壓吸附裝置的運行狀態(tài)進(jìn)行實時評估，包括：
8、利用plc機(jī)器人傳感與控制系統(tǒng)，通過通心協(xié)議實現(xiàn)所述缺陷預(yù)測評估系統(tǒng)與所述變壓吸附裝置進(jìn)行通訊，獲取所述變壓吸附裝置的實時運行數(shù)據(jù)和實時無損檢測結(jié)果；
9、將所述變壓吸附裝置的實時運行數(shù)據(jù)和實時無損檢測結(jié)果，輸入所述缺陷預(yù)測評估模型，對所述變壓吸附裝置的運行狀態(tài)進(jìn)行實時評估。
10、在另一種可能的實施方案中，所述各項指標(biāo)的檢測結(jié)果的來源，包括：
11、通過壁厚測定、磁粉檢測、超聲檢測等無損檢測方法，獲得所述變壓吸附裝置服役過程中的裂紋缺陷、應(yīng)力缺陷、鼓包缺陷在三維空間的數(shù)據(jù)集；
12、基于所述數(shù)據(jù)集，確定在服役過程中的壁厚減薄、應(yīng)力集中、裂紋分布、局部飛溫缺陷的位置分布，建立包括各項指標(biāo)的檢測結(jié)果的服役設(shè)備失效分布數(shù)據(jù)庫。
13、在其他可能的實施方案中，所述基于變壓吸附裝置的三維模型、變壓吸附裝置的機(jī)理模型及變壓吸附裝置的運行參數(shù)，構(gòu)建所述變壓吸附裝置的數(shù)字孿生模型，包括：
14、將機(jī)理模型的計算過程和邏輯，嵌入到三維模型的相應(yīng)組件或?qū)ο笾校⒃谌S模型的運行過程中調(diào)用機(jī)理模型進(jìn)行實時計算和模擬；
15、將機(jī)理模型的計算結(jié)果映射至三維模型對應(yīng)位置，并與所述變壓吸附裝置運行時的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)相互比對，以耦合多物理場多維度數(shù)據(jù)與規(guī)律，實現(xiàn)變壓吸附裝置系統(tǒng)物理實體與虛擬實體實時共生，得到所述數(shù)字孿生模型。
16、在一種可能的實施方案中，基于所述變壓吸附裝置的缺陷預(yù)測評估系統(tǒng)，進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練，得到所述變壓吸附裝置的缺陷預(yù)測評估模型，包括：
17、對所述變壓吸附裝置的運行參數(shù)、各項指標(biāo)的檢測結(jié)果進(jìn)行清洗和預(yù)處理，去除噪聲和異常值，對缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注，得到訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；
18、利用所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，通過反向傳播算法不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)重和偏置以最小化預(yù)測誤差，采用正則化防止模型過擬合，得到所述變壓吸附裝置的缺陷預(yù)測評估模型。
19、在一種可能的實施方案中，將所述變壓吸附裝置的實時運行數(shù)據(jù)和實時無損檢測結(jié)果，輸入所述缺陷預(yù)測評估模型，對所述變壓吸附裝置的運行狀態(tài)進(jìn)行實時評估，包括：
20、采集所述變壓吸附裝置的實時運行參數(shù)和實時無損檢測結(jié)果；
21、計算所述實時運行參數(shù)和實時無損檢測結(jié)果對應(yīng)的時域特征和頻域特征，以構(gòu)成多個初始樣本向量；
22、利用主成分分析法對所述初始樣本向量進(jìn)行降維得到主要特征成分，獲取主要特征成分對應(yīng)的目標(biāo)樣本向量，以構(gòu)成缺陷分析樣本庫；
23、將所述缺陷分析樣本庫中的目標(biāo)樣本向量輸入至所述缺陷預(yù)測評估模型；利用所述缺陷預(yù)測評估模型進(jìn)行實時評估，得到缺陷評估結(jié)果。
24、在一種可能的實施方案中，利用主成分分析法對所述初始樣本向量進(jìn)行降維得到主要特征成分，獲取主要特征成分對應(yīng)的目標(biāo)樣本向量，以構(gòu)成缺陷分析樣本庫，包括：
25、將所述初始樣本向量拼接成樣本特征矩陣，并對樣本特征矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；
26、利用主成分分析法對標(biāo)準(zhǔn)化后的樣本特征矩陣進(jìn)行分析得到特征值，從多個特征值中選取主要特征成分，并為其匹配對應(yīng)的特征向量作為目標(biāo)樣本向量，并構(gòu)成缺陷分析樣本庫。
27、第二方面，本專利技術(shù)實施例還提供一種變壓吸附裝置的缺陷檢測裝置，包括：物理層、數(shù)據(jù)層、模型層、應(yīng)用層，其中：
28、物理層包括變壓吸附裝置、數(shù)據(jù)采集端、多數(shù)據(jù)集成傳感系統(tǒng)、通信接口；
29、數(shù)據(jù)層，用于采集變壓吸附裝置的運行數(shù)據(jù)和各項指標(biāo)的檢測結(jié)果；
30、模型層用于基于變壓吸附裝置的三維模型、變壓吸附裝置的機(jī)理模型及變壓吸附裝置的運行參數(shù)，構(gòu)建所述變壓吸附裝置的數(shù)字孿生模型；基于正負(fù)壓力循環(huán)作用下變壓吸附裝置局部缺陷形成機(jī)理、條件和各項指標(biāo)的檢測結(jié)果，結(jié)合所述數(shù)字孿生模型，構(gòu)建所述變壓本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種變壓吸附裝置監(jiān)控方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述變壓吸附裝置的運行狀態(tài)進(jìn)行實時評估，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述各項指標(biāo)檢測結(jié)果的來源，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，所述基于變壓吸附裝置的三維模型、變壓吸附裝置的機(jī)理模型及變壓吸附裝置的運行參數(shù)，構(gòu)建所述變壓吸附裝置的數(shù)字孿生模型，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，基于所述變壓吸附裝置的缺陷預(yù)測評估系統(tǒng)，進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練，得到所述變壓吸附裝置的缺陷預(yù)測評估模型，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述變壓吸附裝置的實時運行數(shù)據(jù)和實時無損檢測結(jié)果，輸入所述缺陷預(yù)測評估模型，對所述變壓吸附裝置的運行狀態(tài)進(jìn)行實時評估，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，利用主成分分析法對所述初始樣本向量進(jìn)行降維得到主要特征成分，獲取主要特征成分對應(yīng)的目標(biāo)樣本向量，以構(gòu)成缺陷分析樣本庫，包括：
8.一種變壓吸
9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：至少一個存儲器，至少一個處理器，所述至少一個處理器用于執(zhí)行所述至少一個存儲器中存儲的指令，以使得所述電子設(shè)備如權(quán)利要求1至7中任意一項所述的方法。
10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)內(nèi)存儲有程序，其特征在于，所述程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種變壓吸附裝置監(jiān)控方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述變壓吸附裝置的運行狀態(tài)進(jìn)行實時評估，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述各項指標(biāo)檢測結(jié)果的來源，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，所述基于變壓吸附裝置的三維模型、變壓吸附裝置的機(jī)理模型及變壓吸附裝置的運行參數(shù)，構(gòu)建所述變壓吸附裝置的數(shù)字孿生模型，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，基于所述變壓吸附裝置的缺陷預(yù)測評估系統(tǒng)，進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練，得到所述變壓吸附裝置的缺陷預(yù)測評估模型，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述變壓吸附裝置的實時運行數(shù)據(jù)和實時無損檢測...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周海，趙福國，王文達(dá)，馬立新，張永強，李普博，張恒民，張巖，馬少偉，金佳祥，王譯唯，
申請(專利權(quán))人：寧夏特種設(shè)備檢驗檢測院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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