[发明专利]等离子体裂解煤制乙炔反应过程的结焦厚度软测量方法

权利要求书

1.一种等离子体裂解煤制乙炔反应过程的结焦厚度软测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采集等离子体裂解煤制乙炔反应过程中的软测量建模辅助变量数据及对应的结焦厚度离线测量数据，进行预处理，构建建模数据集；

所述的软测量建模辅助变量数据包括机理建模辅助变量数据和SVR建模辅助变量数据；所述的机理建模辅助变量数据包括气体流量、入口气体压强测量、出口气体压强测量、等离子反应器口径、气体近似密度；所述的SVR建模辅助变量数据包括输送煤粉氢气流量测量、氮气去反应器流量测量、蒸汽去反应器流量测量、氩气去反应器流量测量、氢气去反应器流量测量、合成气去反应器压力、出口合成气压力、输送煤粉氢气压力测量、淬冷器出口合成气温度、煤粉流量；

(2)基于流体动力学原理，结合所述建模数据集，构建结焦厚度软测量的机理模型，采用SVR回归模型对所述机理模型的预测偏差进行校正；包括：

(2-1)对所述的建模数据集中的数据样本进行预处理，并将处理后的数据样本划分为训练集和测试集；

(2-2)基于流体动力学原理，结合所述的训练集和结焦厚度离线测量数据，求解流量系数，并验证流量系数的有效性，得到结焦厚度软测量的机理模型；包括：

(2-2ⅰ)结合流体的质量和能量守恒方程，求解流体流量和压强差、结焦厚度之间的关系表达式；

根据实际情况流体可压缩、温度变化和能量损耗因素，引入流量系数，得到流体流量表达式为：

其中，q_r为等离子反应器内的气体流量，R₁为等离子反应器的入口半径，P₁为入口气体压强，P₂为出口气体压强，ρ为气体密度，C₀为流量系数；

(2-2ⅱ)将机理建模辅助变量数据和结焦厚度离线测量数据代入所述的流体流量表达式中，得到流量系数；

(2-2ⅲ)将步骤(2-2ⅱ)得到的流量系数代入所述的流体流量表达式中，得到所述的机理模型；所述的机理模型为：

其中，h_j为结焦厚度，R₁为等离子反应器的入口半径，q_r为气体流量，P₁为入口气体压强，P₂为出口气体压强，ρ为气体密度，C₀为流量系数；C₀通过训练集和结焦厚度离线测量数据求解得到；

(2-3)在训练集上计算所述的机理模型的结焦厚度误差，与SVR建模辅助变量数据构成新的样本对，通过支持向量回归拟合得到SVR回归模型；

(2-4)在测试集上，采用所述的机理模型计算得到结焦厚度的预测值，采用所述的SVR回归模型得到结焦厚度的偏差校正值；

(3)在等离子体裂解煤制乙炔反应过程中，实时采集所述软测量建模辅助变量数据，代入所述的机理模型得到结焦厚度的预测值，代入所述的SVR回归模型得到结焦厚度的偏差校正值，将结焦厚度的预测值与相加，即得等离子体裂解煤制乙炔反应过程中实时的结焦厚度。

2.根据权利要求1所述的等离子体裂解煤制乙炔反应过程的结焦厚度软测量方法，其特征在于，所述的预处理包括：机理建模辅助变量数据的单位标准化处理和温度校正；SVR建模辅助变量数据的标准化处理。

3.根据权利要求1所述的等离子体裂解煤制乙炔反应过程的结焦厚度软测量方法，其特征在于，步骤(2)还包括对所述的机理模型进行测试，包括以下步骤：

(a)将测试集中的机理建模辅助变量数据代入所述的机理模型中，得到机理模型的预测值y_p；

(b)将测试集中的SVR建模辅助变量数据代入SVR回归模型中，得到SVR回归模型的预测值p；

(c)将机理模型的预测值y_p与SVR回归模型的预测值p相加，得到结焦厚度的预测值y_h＝y_p+p；

(d)结合测试集中结焦厚度的真实值与预测值，计算RMSE和R²，评估结焦厚度软测量方法的测量效果。