[发明专利]基于GA-SQP混合优化策略的低温热实时优化系统

说明书

技术领域

本发明涉及先进制造与自动化领域，具体地说是一种基于GA-SQP混合优化策略的低温热实时优化系统。

背景技术

近年来，石化企业在“大系统能量综合利用”的框架下，对于全厂的低温热系统进行了探索，形成了涵括多套生产装置的新型低温热综合利用系统。这些新型低温热综合利用系统大大降低了企业能耗，并且获得了巨大的经济效益。但新型低温热综合利用系统在运行中普遍存在以下几个问题：

1．系统庞大复杂，涉及装置多，热源和热阱分散，难以统一管理和调度；

2．测量点分散，部分关键节点缺乏测量仪表，管理人员难以全面掌握系统实时运行状况；

3．管理停留在经验操作阶段，缺乏合理的数学优化模型辅助调度人员决策，受加工方案、加工负荷、气候环境，以及管理人员业务水平限制，系统运行常偏离最优点，节能效果达不到设计值。

因此，设计一种能够优化低温热整体工艺的低温热实时优化系统是至关重要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种能够优化低温热整体工艺的基于GA-SQP混合优化策略的低温热实时优化系统。

为了达到上述目的，本发明包括实时数据库、低温热系统软测量模块、能耗优化模块、用户界面和基于Flash实时信息发布模块，其特征在于：过程控制系统将采集到的温度、压力、流量等过程数据传送至实时数据库；实时数据传送至软测量模块，对数据进行校正处理，输出软测量计算结果存入实时数据库；用户通过应用操作界面配置实时模型参数：能耗折算系数，并存入实时数据库；能耗优化模块通过实时数据库接口读取实时数据：过程数据与模型参数，生成实时优化模型，然后通过优化算法求解，并将实时模拟计算结果：实时模拟计算结果与实时优化调度方案，通过实时数据库接口存入实时数据库；用户通过应用操作界面配置仿真计算参数，并生成仿真指令；能耗优化模块接收到仿真指令后，开始仿真计算，计算完成后，将仿真计算结果传送至用户界面；基于Flash实时信息发布模块通过实时数据接口读取实时数据，然后通过Flash实时显示在Web流程图中；用户界面读取实时优化调度方案数据、实时模拟计算结果数据和仿真计算结果数据。

所述的能耗优化模块依序完成如下步骤：步骤a1.过程数据和能耗折算系数通过实时数据接口模块传送至能耗优化模块；步骤b1.数据处理，剔除误差；步骤c1. 判断是否启动优化计算，如果不是进行步骤d1,如果是进行步骤e1;步骤d1. 根据能耗计算模型进行模拟计算，计算完成后将能耗值传递给优化模块，同时输出模拟计算结果；步骤e1: 根据GA-SQP优化策略调整优化变量：水量和水温，并传入能耗计算模型中，由能耗计算模型计算出能耗值并返回到优化模块，优化计算完成后，输出优化计算结果。

所述的能耗计算模型的模拟计算流程如下：步骤a2.通过Aspen Plus ActiveX接口读取Apsen Plus换热网络模型；步骤b2.通过MATLAB ActiveX Automation接口将Aspen Plus换热网络模型送入MATLAB，并生成能耗计算模型；步骤c2.将能耗优化模型参数：过程数据、能耗折算系数、优化变量：水量和水温传入能耗计算模型；步骤d2.启动计算程序，完成后输出模拟计算结果,同时将能耗值出送至优化模块。

所述的能耗优化模块的寻优流程如下：步骤a3.能耗计算模型根据采集到的过程数据和能耗折算系数进行模拟计算后，将能耗值传送至遗传算法GA和序列二次规划SQP混合优化策略，并判断是否启动优化计算，如果是则继续进行步骤b3，如果否则继续进行步骤f3；步骤b3.根据遗传算法GA进行全局寻优，寻找全局最优调度方案；步骤c3. 输出全局最优调度方案；步骤d3.根据序列二次规划SQP进行局部强化寻优，寻找局部最优调度方案；步骤e3. 输出局部最优调度方案；步骤f3.确定并输出最优调度方案。

所述的软测量模块具体流程如下：步骤a4.采集温度、压力、流量等数值；步骤b4.数据处理，剔除误差；步骤c4. 流程模拟软件Aspen Plus建立换热网络机理；步骤d4.模拟计算结果；步骤e4.判断模拟计算结果是否有对应的测量数值，如果有对应的测量数值则继续进行步骤f4，如果没有对应的测量数值则输出模拟计算值并存入实时数据库；步骤f4.将实时测量数值与模拟计算值比较；步骤g4.判断模拟计算值是否超出预设范围，如果超出预设范围则预警仪表检修，如果没有超出预设范围则将模拟计算值替换实时测量数值后，输出模拟计算值并存入实时数据库。