CN109827004A - 对调节阀特性分析的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及调节阀技术领域，具体涉及一种对调节阀特性分析的方法及装置，该方法包括：在预定时间区间内通过接口采集安装在工业设备上的调节阀的多个原始数据，对该获取的多个原始数据进行预处理得到目标数据，进而对目标数据进行回归拟合得到调节阀的阀门开度与流量的函数关系，最后对该函数关系进行验证，若该函数关系中阀门开度与流量对应关系的偏差在预设置信区间，则确定函数关系为目标函数关系，并依据该目标函数关系对调节阀的特性进行分析。本方案通过获取调节阀的原始数据，并基于对该原始数据进行分析得到目标函数，以根据该目标函数对调节阀的特性进行分析，以在不干扰工业设备正常运行的情况下，提高了调节阀的操作精度。

Description

对调节阀特性分析的方法及装置

技术领域

本发明涉及调节阀技术领域，具体而言，涉及一种对调节阀特性分析的方法及装置。

背景技术

在自动控制系统中，调节阀是其常用的执行器。该调节阀控制过程是否平稳取决于调节阀能够准确的动作，使得过程控制体现为物料能量和流量的精确变化。而现场设备在使用过一段时间后，其特性会发生一定的变化，所以精确地对调节阀调节特性的分析和研究，是保证调节系统安全和平稳运行的关键。

目前绝大多数对调节阀调节特性分析是通过厂家在试验的基础上给出的出厂设备资料，或者技术人员通过数据积累或运行人员通过经验得出的非量化的特性分析，其特性分析并不能能够随着时间的推移实时变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对调节阀特性分析的方法，以通过对调节阀的历史数据进行挖掘分析，对调节阀进行特性分析，以满足实时性的要求，提高了调节阀的调节精度。

本发明的另一目的在于提供一种对调节阀特性分析的装置，以通过对调节阀的历史数据进行挖掘分析，对调节阀进行特性分析，以满足实时性的要求你，提高了调节阀的调节精度。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种对调节阀特性分析的方法，所述方法包括：在预定时间区间内通过接口采集安装在工业设备上的调节阀的多个原始数据；对所述多个原始数据进行预处理得到目标数据；对所述目标数据进行回归拟合得到所述调节阀的阀门开度与流量的函数关系；验证所述函数关系中阀门开度与流量对应关系的偏差是否在预设置信区间，若在，则确定所述函数关系为目标函数关系，并依据所述目标函数关系对所述调节阀的特性进行分析。

第二方面，本发明实施例还提供了一种对调节阀特性分析的装置，所述装置包括：采集模块，用于在预定时间区间内通过接口采集安装在工业设备上的调节阀的多个原始数据；处理模块，用于对所述多个原始数据进行预处理得到目标数据；拟合模块，用于对所述目标数据进行回归拟合得到所述调节阀的阀门开度与流量的函数关系；验证模块，用于验证所述函数关系中阀门开度与流量对应关系的偏差是否在预设置信区间，若在，则确定所述函数关系为目标函数关系，并依据所述目标函数关系对所述调节阀的特性进行分析。

本发明实施例提供的一种对调节阀特性分析的方法及装置，该方法包括：在预定时间区间内通过接口采集安装在工业设备上的调节阀的多个原始数据，对该获取的多个原始数据进行预处理得到目标数据，进而对目标数据进行回归拟合得到调节阀的阀门开度与流量的函数关系，最后对该函数关系进行验证，若该函数关系中阀门开度与流量对应关系的偏差在预设置信区间，则确定函数关系为目标函数关系，并依据该目标函数关系对调节阀的特性进行分析。本方案通过获取调节阀的原始数据，并基于对该原始数据进行分析得到目标函数，以根据该目标函数对调节阀的特性进行分析，以在不干扰工业设备正常运行的情况下，提高了调节阀的操作精度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种对调节阀特性分析的方法的流程示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种对调节阀特性分析的装置的功能模块示意图。

图示：100-对调节阀特性分析的装置；110-采集模块；120-处理模块；130-拟合模块；140-验证模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在火电机厂内安装有不同的火电机组，各个不同的火电机组协同作用产生电能。该火电机组是以煤炭、油类或可燃气体等为燃料，对锅炉内的水进行加热，使之增温，再用一定压力的蒸气推动气轮进行发电的机组。该火电机组上的不同位置都配置有调节阀，该调节阀用于通过阀门开度控制流量，由于阀门开度直接影响流量的精度，一般情况下，需要一定流量时则按照出厂资料对应将调节阀自动调节至与流量对应的阀门开度，在长时间使用下，该阀门开度与流量的对应关系发生了变化，若继续按照出厂资料或是人为经验进行调节可能导致流量控制并不准确，进一步导致资源浪费，工作效率低的问题。因此，本发明实施例提供一种对调节阀特性分析的方法，该方法通过获取调节阀的历史数据，基于对历史数据的分析得到该调节阀的阀门开度与流量的函数关系，以实现对调节阀流量的精确控制，提高工作效率。

请参照图1，是本发明实施例提供的一种对调节阀特性分析的方法的流程示意图，该方法包括：

S110，在预定时间区间内通过接口采集安装在工业设备上的调节阀的多个原始数据。

具体为，该工业设备为火电机组，一个火电机组的不同位置均安装有调节阀，不同调节阀都预先设置有唯一标识。进而，可通过数据采集接口API按照预定时间区间对需分析的调节阀获取原始数据，该预定时间区间可由用户根据运行工况进行选择，一般情况下，该预定时间区间需选取工况变动范围大的时间区间，如发电较多或流量较大等，具体地，该预定时间区间可设置为1天、4天、6天等，以保证有较大的数据源。此外，该原始数据为该调节阀调节位置的具体参数，如以过热器一级减温水为例，若分析其调节阀开度与流量特性，该需通过接口获取的原始数据包括减温水调节门指令、减温水调节门反馈、减温水流量、减温水供水压力、一级过热器主蒸汽压力等参数，以根据该获取的多个原始数据综合分析调节阀开度与流量的函数关系。

S120，对多个原始数据进行预处理得到目标数据。

具体为，对原始数据预处理是指对收集的数据进行分类或分组前进行的审核、排序等必要的处理。因为实际获得的原始数据可能包含噪声值，也可能包含由于通讯原因或其他不可预知原因导致的“坏数据”，这种不完整、不一致的数据不能用来进行数据挖掘、分析以得到最终结果。

进一步地，该对多个原始数据进行预处理的方式为：

第一种：删除多个原始数据中存在异常的数据或数据缺失区间段的数据。即是说，若获取的原始数据中存在个别数据离群或无法获取到某一段时间内的数据，则删除存在异常的数据或数据缺失区间段的数据。

第二种：依据获取的原始数据预测需获取的数据。即是说，除了已经获取得到的原始数据，还有一部分数据也需要获得，但不能根据接口直接调用得到，进而可根据已经获取的原始数据对其他需要获取的数据进行预测。其预测方式有两种，分别为：根据火电厂热力系统的各个参数建立预测模型，将缺失的属性作为预测目标来预测，或则利用现有的机器学习算法对待预测数据集的缺失值进行预测。另一种则为使用拟合函数来光滑数据，即找出拟合两个属性的最佳线，使得一个属性能够预测另一个，同时也消除了噪音数据。

第三种：对多个原始数据进行数据归一化处理。该数据归一化包括数据同趋化和无量纲化处理两个方面，数据同趋化处理主要解决不同性质数据问题，对不同性质指标直接加总不能正确反映不同作用力的综合结果，须先考虑改变逆指标数据性质，使所有指标对测评方案的作用力同趋化，再加总才能得出正确结果。该数据无量纲化主要解决数据的可比性。进而，当对原始数据分别经过数据同趋化和无量纲化处理后，原始数据均转换为无量纲化指标测评值，即各指标值都处于一个数量级别上，以便于可以进行综合测评分析。

容易理解的，以上三种对原始数据进行预处理的方式可以选择其中一种适用，也可以选择其中两种适用或同时适用以处理得到目标数据。

S130，对目标数据进行回归拟合得到调节阀的阀门开度与流量的函数关系。

具体为，根据确定的目标数据进行回归拟合得到调节阀的阀门开度与流量的函数关系，该函数关系的表达式如下：

其中，Q为流量，V_P为阀门开度，C_v为流通阻力，P_i进口压力，P_o出口压力，ρ为流体密度，该参数可通过水和蒸汽参数表获取，该水和蒸气参数表为预先设置的。需要说明的是，该表达式中阀门开度和流量是具有函数关系的两个未知变量，其余参数是通过对目标数据进行分析得到的确定数据，进而在后续使用过程中，可直接根据需要的流量数值确定阀门开度，以对调节阀进行精准调节。同时，该目标数据为也需每间隔一段时间重新选取，并依据相同的方式重新拟合得到阀门开度和流量的函数关系，以作为阀门调节的参考依据。

需要说明的是，在确定该阀门开度和流量的表达式时，可先确定修正因子，以通过该修正因子对流量进行确定。换句话说，在确定该表达式时，需确定出流量、阀门开度等参数的具体数值，以最终确定出流量和阀门开度的函数关系，同时，在确定该流量时，可能无法直接获得该调节阀的流量数值，需通过获取的其他参数进行确定，或者即便能直接获取该调节阀的流量数值，但是该流量数值可能并不十分准确，进而可通过该事先确定的修正因子对该流量数值进行修订，以保证最后得到的流量和阀门开度函数关系的准确性。该修正因子可通过在线获取的实际过程压力参数与拟合方程理想工况设定压力之比进行确定，该实际过程压力参数为通过接口调用的调节阀的各个压力值，该拟合方程理想工况设定压力为理想条件下通过上述拟合方程计算出的压力值。

S140，验证函数关系中阀门开度与流量对应关系的偏差是否在预设置信区间，若在，则确定函数关系为目标函数关系，并依据目标函数关系对调节阀的特性进行分析。

具体为，计算函数关系中阀门开度与流量对应关系的偏差，并判断该偏差是否在预设置信区间，若在预设置信区间，则表明该函数关系能够合理表明阀门开度和流量的对应关系，进而确定该函数关系为目标函数关系。后续可依据该目标函数关系对调节阀特性进行分析，如若需该调节阀当前流量为80，则可直接根据该目标函数关系确定阀门开度为30，以实现调节阀的精确控制，节省了资源，提高了工作效率。

需要说明的是，火电厂的热工过程对象是非常复杂的，其调节设备非常多，有上百个，其相关数据也是不确定的。本方法可对不同的调节阀特性模型对象进行在线配置，不仅可对调门开度和流量的分析，还可分析其他相关参数，如风机电流等等。此外，本方案是基于历史数据的挖掘和分析，无需对单个运行设备进行试验，干扰火电厂正常的生产秩序，操作简单便捷。

请参照图2，是本发明实施例提供的一种对调节阀特性分析的装置100的功能模块示意图，该装置包括采集模块110、处理模块120、拟合模块130以及验证模块140。

采集模块110，用于在预定时间区间内通过接口采集安装在工业设备上的调节阀的多个原始数据。

在本发明实施例中，S110可以由采集模块110执行。

处理模块120，用于对多个原始数据进行预处理得到目标数据。

在本发明实施例中，S120可以由处理模块120执行。

拟合模块130，用于对目标数据进行回归拟合得到调节阀的阀门开度与流量的函数关系。

在本发明实施例中，S130可以由拟合模块130执行。

验证模块140，用于验证函数关系中阀门开度与流量对应关系的偏差是否在预设置信区间，若在，则确定函数关系为目标函数关系，并依据目标函数关系对调节阀的特性进行分析。

在本发明实施例中，S140可以由验证模块140执行。

由于在对调节阀特性分析的方法部分已经详细描述，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的一种对调节阀特性分析的方法及装置，该方法包括：在预定时间区间内通过接口采集安装在工业设备上的调节阀的多个原始数据，对该获取的多个原始数据进行预处理得到目标数据，进而对目标数据进行回归拟合得到调节阀的阀门开度与流量的函数关系，最后对该函数关系进行验证，若该函数关系中阀门开度与流量对应关系的偏差在预设置信区间，则确定函数关系为目标函数关系，并依据该目标函数关系对调节阀的特性进行分析。本方案通过获取调节阀的原始数据，并基于对该原始数据进行分析得到目标函数，以根据该目标函数对调节阀的特性进行分析，以在不干扰工业设备正常运行的情况下，提高了调节阀的操作精度。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种对调节阀特性分析的方法，其特征在于，所述方法包括：

在预定时间区间内通过接口采集安装在工业设备上的调节阀的多个原始数据；

对所述多个原始数据进行预处理得到目标数据；

对所述目标数据进行回归拟合得到所述调节阀的阀门开度与流量的函数关系；

验证所述函数关系中阀门开度与流量对应关系的偏差是否在预设置信区间，若在，则确定所述函数关系为目标函数关系，并依据所述目标函数关系对所述调节阀的特性进行分析。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多个原始数据进行预处理得到目标数据的步骤包括：

删除所述多个原始数据中存在异常的数据或数据缺失区间段的数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多个原始数据进行预处理得到目标数据的步骤包括：

依据获取的原始数据预测需获取的数据，所述多个原始数据和需获取的数据共同组成目标数据。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多个原始数据进行预处理得到目标数据的步骤包括：

对所述多个原始数据进行数据归一化处理得到目标数据。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述目标函数关系对所述调节阀的特性进行分析的步骤包括：

按照所述目标函数关系依据所述调节阀的阀门开度调节所述调节阀的实际流量。

6.一种对调节阀特性分析的装置，其特征在于，所述装置包括：

采集模块，用于在预定时间区间内通过接口采集安装在工业设备上的调节阀的多个原始数据；

处理模块，用于对所述多个原始数据进行预处理得到目标数据；

拟合模块，用于对所述目标数据进行回归拟合得到所述调节阀的阀门开度与流量的函数关系；

验证模块，用于验证所述函数关系中阀门开度与流量对应关系的偏差是否在预设置信区间，若在，则确定所述函数关系为目标函数关系，并依据所述目标函数关系对所述调节阀的特性进行分析。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块具体用于：删除所述多个原始数据中存在异常的数据或数据缺失区间段的数据。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块具体用于：依据获取的原始数据预测需获取的数据，所述多个原始数据和需获取的数据共同组成目标数据。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块具体用于：对所述多个原始数据进行数据归一化处理得到目标数据。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述验证模块具体用于：

按照所述目标函数关系依据所述调节阀的阀门开度调节所述调节阀的实际流量。