CN111379968A - 存储器、氢气管网工况数据获取方法、装置和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了存储器、氢气管网工况数据获取方法、装置和设备，其中所述方法包括，预先将氢气管网中与节点邻接的装置进行类型划分；确定参考点邻接的节点为目标节点，确定参考点与目标节点之间管段中物料的流向；对目标节点所连接的另两个管段中的物料流向进行推算；当目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且目标的邻接装置中包括下级节点时，将目标节点设定为参考点；当目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且目标的邻接装置中没有下级节点时，或，当目标节点中包括无法推算出物料流向的管段时，将与氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中尚未成为过参考点的任一装置设定为参考点；进行管段工况数据的计算。

Description

存储器、氢气管网工况数据获取方法、装置和设备
技术领域
本发明涉及一种石油化工领域，特别是涉及存储器、氢气管网工况数据获取方法、装置和设备。
背景技术
炼油厂的氢气系统通常由供氢单元、耗氢单元、氢回收单元和氢气管网等部分组成；其中，氢气管网作为连接供氢单元、耗氢单元和氢回收单元的桥梁，是氢气资源优化得以实现的重要基础。氢气管网的主要作用有：将各种纯度的氢气输送至耗氢单元；负责将耗氢单元的排放气输送至氢气回收单元或瓦斯系统；同时，还要输送过程中维持稳定的压力场、速度场，确保含氢流体的正确流向。
现有技术中，当需要了解氢气系统中氢气管网中的工况的时候，供氢单元和耗氢单元等设备会配置有仪表(如流量计)和传感器(如压力传感器和温度传感器)等装置，工作人员通过这些装置直接获取数据后，再根据经验来进行工况的判断的。
发明人经过研究发现，现有技术中至少还存在以下缺陷：
上述以相关仪表等装置所获取的数据为依据，通过一般经验来对氢气管网中的工况进行判断的方式，无法获得氢气管网准确的工况数据，从而也就无法为氢气管网的安全监测提供准确的数据依据，也无法为氢气管网的优化提供准确的数据依据。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供了存储器、氢气管网工况数据获取方法、装置和设备，从而可以提高氢气管网中故障的排查的效果和效率。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了氢气管网工况数据获取方法，包括步骤：
S11、预先将氢气管网中与节点邻接的装置的类型划分为供氢单元、耗氢单元和下级节点；
S12、以与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中的任一装置为参考点确定邻接的节点为目标节点，根据所述参考点的类型和监测数据，确定所述参考点与所述目标节点之间管段中物料的流向；所述物料流向包括流入节点和流出节点；
S13、根据所述参考点与所述目标节点之间管段中的物料流向，以及，与所述目标节点邻接的另外两个装置的监测数据和/或类型，对所述目标节点所连接的另两个管段中的物料流向进行获取或推算；
S14、当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中包括下级节点时，将所述目标节点设定为参考点并返回步骤S12；
S15、当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中没有下级节点时，或，当所述目标节点中包括无法推算出物料流向的管段时，将与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中尚未成为过参考点的任一装置设定为参考点并返回步骤S12；
S16、对于所述氢气管网中确定了物料流向，且邻接装置为供氢单元或耗氢单元的预设管段，以所述供氢监测数据和所述耗氢监测数据为输入，进行管段工况数据的计算；
对于三个邻接管段均已确定了物料流向的预设节点，根据所述氢气管网中预设管段相对于目标节点的物料流向，确定所述预设节点的节点类型；所述节点类型包括汇流节点和分流节点；以所述监测数据为输入，根据预设规则计算所述预设节点的工况数据；
所述工况数据包括管段或节点的压力、压降、流速、液相量、气相量、液相组成和气相组成中的一种及其任意组合；所述预设规则包括：
当所述预设节点的节点类型为汇流节点时，先分别计算两个物料流向为流入节点的管段的工况数据；再依据两股流体混合规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算物料流向为流出节点的管段的工况数据；
当所述预设节点的节点类型为分流节点时，先计算物料流向为流入节点的管段的工况数据；再计算某一物料流向为流出节点的管段的工况数据；接着依据两股流体分流规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算另一物料流向为流出节点的管段的工况数据。
进一步，上述技术方案中，所述监测数据包括供氢监测数据和耗氢监测数据；
所述供氢监测数据还包括组成和/或原料加工量；
所述耗氢监测数据还包括高分排放氢流量、低分气流量、干气流量、组成、原料加工量和补充氢组成中的一种及其任意组合；
所述工况数据还包括压力、压降、液相量、气相量、液相组成和气相组成中的一种及其任意组合。
进一步，上述技术方案中，所述监测数据的获取方式包括：
预设炼厂氢气系统的装置监测模型，所述装置监测模型包括供氢子模型、耗氢子模型；所述供氢子模型用于根据第一预设参数获取供氢单元中各个装置的供氢监测数据；所述耗氢子模型用于根据第二预设参数获取耗氢单元中各个装置的耗氢监测数据；所述第一预设参数和所述第二预设参数获取自分布式控制系统DCS、实验室信息管理系统LIMS、实时数据库和人为输入中的一种其任意组合；
实时获取炼厂氢气系统的所述第一预设参数数据和所述第二预设参数的数据，并根据所述装置监测模型生成实时的供氢监测数据和耗氢监测数据。
进一步，上述技术方案中，在生成实时的供氢监测数据和耗氢监测数据后，还包括：
计算所述供氢单元的供氢总量与所述耗氢单元的耗氢总量之间的差值，并根据所述差值分别生成所述耗氢单元中各个装置的耗氢监测数据的修正值。
进一步，上述技术方案中，所述以所述供氢监测数据和所述耗氢监测数据为输入，根据预设规则计算各所述预设管段和预设节点的工况数据，包括：
采用流速计算模型、流动状态判定模型、压降计算模型、相态判定模型和热力学方程中的一种及其任意组合。
进一步，上述技术方案中，还包括：
以所述工况数据为参数，生成所述氢气管网的预警信息。
进一步，上述技术方案中，还包括：
根据所述各管段和节点的工况数据，构建所述氢气管网的工况数据的路径图。
根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种氢气管网工况数据获取装置，包括：
分类组件，用于预先将氢气管网中与节点邻接的装置的类型划分为供氢单元、耗氢单元和下级节点；
目标节点确定组件，用于以与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中的任一装置为参考点确定邻接的节点为目标节点，根据所述参考点的类型和监测数据，确定所述参考点与所述目标节点之间管段中物料的流向；所述物料流向包括流入节点和流出节点；所述供氢监测数据包括供氢流量或补充氢流量；
流向确定组件，用于根据所述参考点与所述目标节点之间管段中的物料流向，以及，与所述目标节点邻接的另外两个装置的监测数据和/或类型，对所述目标节点所连接的另两个管段中的物料流向进行获取或推算；
遍历组件，用于当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中包括下级节点时，将所述目标节点设定为参考点；
当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中没有下级节点时，或，当所述目标节点中包括无法推算出物料流向的管段时，将与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中尚未成为过参考点的任一装置设定为参考点；
工况计算组件，用于对于所述氢气管网中确定了物料流向，且邻接装置为供氢单元或耗氢单元的预设管段，以所述监测数据为输入，进行管段工况数据的计算；
对于三个邻接管段均已确定了物料流向的预设节点，根据所述氢气管网中预设管段相对于目标节点的物料流向，确定所述预设节点的节点类型；所述节点类型包括汇流节点和分流节点；以所述监测数据为输入，根据预设规则计算所述预设节点的工况数据；所述工况数据包括管段或节点的流量和流速；所述预设规则包括：
当所述预设节点的节点类型为汇流节点时，先分别计算两个物料流向为流入节点的管段的工况数据；再依据两股流体混合规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算物料流向为流出节点的管段的工况数据；
当所述预设节点的节点类型为分流节点时，先计算物料流向为流入节点的管段的工况数据；再计算某一物料流向为流出节点的管段的工况数据；接着依据两股流体分流规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算另一物料流向为流出节点的管段的工况数据。
为解决以上技术问题，本发明还提供了一种存储器，所述存储器包括非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行以上各个方面所述的方法，并实现相同的技术效果。
为解决以上技术问题，本发明还提供了一种氢气管网工况数据获取设备，所述氢气管网工况数据获取设备包括存储在存储器上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行以上各个方面所述的方法，并实现相同的技术效果。
有益效果
本发明提供的存储器、氢气管网工况数据获取方法、装置和设备，通过可获取的监测数据，来推算出氢气管网中管段的和节点的工况数据，从而可以提高氢气管网中故障的排查的效果和效率，此外，还可以为构建更加节能合理的氢气管网提供明确的判断依据。
具体来说，在本发明中，首先获取了与氢气管网连接的各个供氢单元和耗氢单元的监测数据，然后，再根据监测数据和氢气管网中的各节点连接设备的类型分别推导出与该节点相关联的管段中物料的流向；然后根据与节点连接的各管段的物料流向来确定该节点的节点类型，进而可以采用相应的方式来进行该节点和连接管段的工况数据的计算。这样通过以实时获取的供氢监测数据和所耗氢监测数据为输入，计算出各预设管段和预设节点的工况数据。
本发明中所计算出的工况数据中可以包括管段或节点的压力、压降、流速、液相量、气相量、液相组成和气相等数据，所以，一方面可以全面的而准确的反应氢气管网中管段和节点的实时工况，这样，可以通过工况数据来进行监控氢气管网中所发生波动、凝液、憋压等问题，从而也就可以有效地提高氢气管网中故障的排查的效果和效率；另一方面，还可以通过根据氢气管网中管段的和节点的工况数据，来判断当前的氢气管网是否合理，从而为构建更加节能合理的氢气管网提供明确的判断依据。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明实施例提供的氢气管网工况数据获取方法的步骤示意图；
图2为本发明实施例提供的氢气管网工况数据获取装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的氢气管网工况数据获取设备硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
实施例1
图1示出本发明实施例提供的氢气管网工况数据获取方法的流程图，该方法可以由电子设备执行，例如网络设备、终端设备或服务端设备等。换言之，所述方法可以由安装在网络设备、终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群等。参考图1，该方法包括以下步骤。
S11、预先将氢气管网中与节点邻接的装置的类型划分为供氢单元、耗氢单元和下级节点；
现有技术中，当需要获知氢气管网中的工况时，一般只能通过人工经验来进行判断，是因为通常情况下不会在氢气管网的各个位置都设有工况数据的采集设备；所以氢气管网中的管网和节点的工况数据无法直接获取。
在本发明实施例中，发明人构建了氢气管网中管段和节点的工况数据的获取方案，具体的：
对于氢气管网中的各个管段来说，其连接的对象包括供氢单元、耗氢单元或节点这三种装置；而氢气管网中的各个节点均包括有三个邻接装置，即，节点可以通过三个管段分别与供氢单元、耗氢单元或是下级节点连接；
需要说明的是，在本发明实施例中，某一装置属于供氢单元还是属于耗氢单元，是根据与其连接的管段的作用来确定的，也就说，只要是通过管段内进行供氢，那么对于该管段所连接的节点来说，该装置就是供氢单元；具体来说，本发明实施例中的供氢单元除了包括天然气水蒸汽重整制氢装置、煤制氢装置、重整副产氢装置、乙烯副产氢装置、电解水制氢装置等制氢设备以外，当某一装置在耗氢的同时，还具有制氢功能(氢回收)时，那么，对于与该装置的供氢接口连接的管段来说，就是用于向节点供氢，此时，该装置将会被对应的节点定义为属于供氢单元；由于该装置还具有耗氢接口，对于与耗氢接口连接的管段来说，就是用于对节点进行耗氢排放，此时该装置将会被对应的节点定义为属于耗氢单元。
在实际应用中，供氢监测数据和耗氢监测数据的获取方式可以是来自供氢单元或耗氢单元中的监测设备，如各种仪表或是传感器，此外，也可以是根据DCS(DistributedControl System，分布式控制系统)、LIMS(Laboratory Information Management System、实时数据库或是人为输入等数据来生成的；为了能够获取更加全面地工况信息，在本发明实施例中，供氢监测数据还包括组成和/或原料加工量；耗氢监测数据还包括高分排放氢流量、低分气流量、干气流量、组成、原料加工量和补充氢组成中的一种及其任意组合；在供氢监测数据或耗氢监测数据中，有些监测数据是无法直接获取的，为此，本发明实施例中还可以通过预设装置监测模型的方式来的监测数据，具体的：
装置监测模型可以包括供氢子模型、耗氢子模型；其中，供氢子模型用于根据第一预设参数获取供氢单元中各个装置的供氢监测数据；耗氢子模型用于根据第二预设参数获取耗氢单元中各个装置的耗氢监测数据；第一预设参数和第二预设参数获取自DCS、LIMS、实时数据库和人为输入中的一种其任意组合；
本发明中的第一预设参数和第二预设参数是指从各种仪器仪表，以及，DCS、LIMS、实时数据库或是人为输入中直接获取的直接数据，通过供氢子模型或耗氢子模型，可以根据实时获取第一预设参数和第二预设参数这些直接数据，来生成相应的供氢监测数据和耗氢监测数据。
进一步的，为了修正耗氢单元中各装置的数值误差，在本发明实施例中，还可以包括有对耗氢单元进行修正的步骤，具体的，在生成实时的供氢监测数据和耗氢监测数据后，还包括：计算供氢单元的供氢总量与耗氢单元的耗氢总量之间的差值，并根据差值分别生成所述耗氢单元中各个装置的耗氢监测数据的修正值；
理论上来说，氢气系统中的供氢总量和耗氢总量应该是等量的，但是在有些情况下，耗氢单元的各个装置测得的耗氢量会有一定的误差，这样就会造成后续的计算也会出现误差，为此，在本发明实施例中，通过先计算供氢总量和耗氢总量之间的差值，来获得耗氢单元的整体误差，然后再根据耗氢单元中的各个装置的具体情况，生成耗氢单元中的各个装置耗氢监测数据的修正值，从而将该整体误差分配至各个耗氢单元的装置中，进而可以使耗氢单元的耗氢监测数据更加准确。
S12、以与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中的任一装置为参考点确定邻接的节点为目标节点，根据所述参考点的类型和监测数据，确定所述参考点与所述目标节点之间管段中物料的流向；所述物料流向包括流入节点和流出节点；所述供氢监测数据包括供氢流量或补充氢流量；
本发明实施例中，能够获得监测数据的装置一般是供氢单元和耗氢单元，这样，可以以氢气管网中的某一个属于供氢单元或耗氢单元的装置为参考点来开始进行工况数据的推算；
在本发明实施例中，典型的供氢监测数据和耗氢监测数据可以是氢气管网中物料的流量，其中，供氢单元会通过管段将物料传输至邻接的节点中，耗氢单元则会接收到邻接节点传输过来的物料；因此对于节点来说，物料的流向包括流入节点和流出节点；
需要说明的是，本发明实施例中的节点是指氢气管网中的三通连接设备，每个节点连接有三个管段，管段的一端连接有节点，另一端可以连通某一供氢单元的供氢接口，或，连通某一耗氢单元的耗氢接口，此外，还可以是连通下一级的另一个节点；每个节点的物料的进量和出量是相同。
本发明实施例将氢气管网中需要进行工况数据计算的管段和节点分别定义为预设管段和预设节点，一般来说，预设管段和预设节点可以是供氢单元和耗氢单元之间的管段和节点。
根据供氢监测数据和耗氢监测数据确定氢气管网中预设管段相对于连接节点的物料流向的具体方式可以是：
供氢单元是向节点输入物料的，其物料流向为流入节点；耗氢单元是接收节点流出物料的，其物料流向为流出节点。
此外，一般情况下，一个节点中需要推算的第三个管段的连接对象会是另一个节点(即，进行推算节点的下级节点)。对于该下级节点来说，当其为接收上级节点的物料时，将视该上级节点为供氢单元；反之，当对于该下级节点来说，当其为向上级节点输送物料时，将视该上级节点为耗氢单元。
S13、根据所述参考点与所述目标节点之间管段中的物料流向，以及，与所述目标节点邻接的另外两个装置的监测数据和/或类型，对所述目标节点所连接的另两个管段中的物料流向进行获取或推算；
在确定了目标节点后，还要试着去获取该目标节点的另两个邻接装置的监测数据和/或类型，当能够确定所述另两个邻接装置中的一个装置的监测数据和/或类型后，就可以获知目标节点三个管段中两个管段的监测数据了。这样即使无法直接获得第三个管段的监测数据，也可以通过推算的方式来获得第三个管段的流向，具体来说，当与某一目标节点连接的参考点为供氢单元时，该目标节点另两个邻接装置中还包括另一个供氢单元，那么该目标节点的第三个邻接装置将会是耗氢单元；此外，当目标节点的两个邻接装置分别为耗氢单元和供氢单元时，可以通过进出目标节点的流量推算出连接第三个邻接装置的管段的物料方向是流入节点还是流出节点。
即，由于每个节点的物料的进量和出量又是相同的；这样，当节点连接的三个管段中有两个管段中物料的流量和流向能够确定后，就可以推算出第三个管段的流量和流向。
S14、当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中包括下级节点时，将所述目标节点设定为参考点并返回步骤S12；
当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中没有下级节点时，或，当所述目标节点中包括无法推算出物料流向的管段时，将与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中尚未成为过参考点的任一装置设定为参考点并返回步骤S12；
对目标节点的管段进行推算的结果分为以下几种情况：
该目标节点的三个邻接装置中包括两个可以获得检测结果的装置，所以可以顺利地推算出第三个管段的物料流向，此时，需要返回步骤S12来确定下一个参考点并循环步骤S13和步骤S14；顺利地推算出目标节点的第三个管段的物料流向后，当该目标节点第三个管段另一端的连接对象为下级节点时，需要将原目标节点确定为新的参考点，并将该下级节点确定为新的目标节点来通过步骤S13和步骤S14进行新一轮的推算。当某一目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且该目标的邻接装置中没有下级节点时，说明该支路上的物料流向已经推算完毕，需要从供氢单元或耗氢单元中尚未成为过参考点的装置中确定新的参考点通过步骤S13和步骤S14进行新一轮的推算。从而完成将所有供氢单元或耗氢单元中的装置均作为参考点的遍历。
在实际应用中，还可能出现在推算过程中，某一目标节点的三个邻接管段中只能获得其中一个管段的监测数据的情况，此时，该目标节点可能是需要依赖其他节点的推算结果才能实现，此时，可以停止本轮的推算，重新从供氢单元或耗氢单元中尚未成为过参考点的装置中确定新的参考点，然后通过步骤S13和步骤S14进行新一轮的推算。
通过上述的推算方式，在遍历所有供氢单元或耗氢单元的装置，将其确定为参考点并进行上述推算后，可以获得中氢气管网中各管段和节点的物料流向。
S16、对于所述氢气管网中确定了物料流向，且邻接装置为供氢单元或耗氢单元的预设管段，以所述供氢监测数据和所述耗氢监测数据为输入，进行管段工况数据的计算；
对于三个邻接管段均已确定了物料流向的预设节点，根据所述氢气管网中预设管段相对于目标节点的物料流向，确定所述预设节点的节点类型；所述节点类型包括汇流节点和分流节点；以所述监测数据为输入，根据预设规则计算所述预设节点的工况数据；所述工况数据包括管段或节点的流量和流速；所述预设规则包括：
当所述预设节点的节点类型为汇流节点时，先分别计算两个物料流向为流入节点的管段的工况数据；再依据两股流体混合规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算物料流向为流出节点的管段的工况数据；
当所述预设节点的节点类型为分流节点时，先计算物料流向为流入节点的管段的工况数据；再计算某一物料流向为流出节点的管段的工况数据；接着依据两股流体分流规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算另一物料流向为流出节点的管段的工况数据。
本发明实施例中，可以根据不同类型的节点，采用不同的计算方式，以获得更加准确的结果；在实际应用中，供氢监测数据可以包括供氢流量，以及，物料的组成和原料加工量等数据；耗氢监测数据可以包括补充氢流量，以及，高分排放氢流量、低分气流量、干气流量、组成、原料加工量和补充氢组成等数据；当增加了监测数据的种类，可以相应的可以通过预设规则得到更多种类的工况数据，如流量，以及，压力、压降、流速、液相量、气相量、液相组成和气相组成等工况数据。具体来说，预设规则可以包括：当预设节点的节点类型为汇流节点时，先分别计算两个物料流向为流入节点的管段的工况数据；再依据两股流体混合规则计算预设节点的工况数据；然后计算物料流向为流出节点的管段的工况数据；当预设节点的节点类型为分流节点时，先计算物料流向为流入节点的管段的工况数据；再计算某一物料流向为流出节点的管段的工况数据；接着依据两股流体分流规则计算预设节点的工况数据；然后计算另一物料流向为流出节点的管段的工况数据。
在实际应用中，以供氢监测数据和耗氢监测数据为输入，根据预设规则计算各预设管段和预设节点的工况数据，所采用的算法、公式和计算模型可以包括：流速计算模型、流动状态判定模型、压降计算模型、相态判定模型和热力学方程中等，其中：
流速计算模型可以是为：
Figure BDA0001924484360000141
Figure BDA0001924484360000142
Figure BDA0001924484360000145
式中：v为流速；V为体积流量；S为管道横截面积；P0为标准大气压，101325Pa；T0为273.15K；V0为标准体积流量；T为温度；P为压力；di为管内径。
所述的流动状态判定模型为：
Figure BDA0001924484360000143
Figure BDA0001924484360000144
Figure BDA0001924484360000151
式中：Re为雷诺系数；v为流速；ρ为流体密度；μ为流体动力粘度；P为压力；T为温度；R为8.314J/(mol.K)；Mmix为混合摩尔质量；
Figure BDA0001924484360000152
为组分i的体积分数；Mi为组分i的摩尔质量。
所述的压降计算模型为：
ΔPp＝(ΔPf+ΔPt)×1.15 式7
Figure BDA0001924484360000153
Figure BDA0001924484360000154
式中：ΔPp为管段压降；ΔPf为直管压力降；ΔPt为局部阻力压降；λ为摩察系数；L为管线长度；K为管段、节点、管件或阀门等阻力系数。
本发明实施例中的相态判定模型可以是，在已知温度T、压力P、组成n的前提下，利用热力学状态方程计算该流股在同样温度T、组成n下的露点压力PL，若实际压力P＞露点压力PL，则表明有液相存在，再利用相平衡原理计算T、P下气液相的流量及组成，反之表明无液相存在。
本发明实施例中的热力学方程可以包括SRK方程、PR方程或BWRS方程等成熟的热力学模型，本领域技术人员可以根据需要选择使用，在此并不做具体的限定。
进一步的，在本发明实施例中，还可以包括以工况数据为参数，生成氢气管网的预警信息的步骤，具体的，可以采用设定预警及时的方式，当设定的工况数据超标时生成预警信息，从而可以提高氢气系统监测方法的检测效果，避免人工检查和判断所造成的误判和漏判；在实际应用中，预警信息可以包括工况数据超标预警和管线积液超标预警等。
进一步的，在本发明实施例中，还可以包括根据各管段和节点的工况数据，构建氢气管网的工况数据的路径图的步骤。
在获得了氢气管网中各管段和节点的工况数据后，就可以构建氢气管网的工况数据的路径图了；这样，就可以方便的获知氢气管网中存在是否存在诸如供氢过量与否，耗氢是会否合理等问题，从而为氢气管网的优化提供有效的数据支持，进而也就能够获得更加有效的优化效果。
综上所述，本发明提供的存储器、氢气管网工况数据获取、装置和设备，通过可获取的监测数据，来推算出氢气管网中管段的和节点的工况数据，从而可以提高氢气管网中故障的排查的效果和效率，此外，还可以为构建更加节能合理的氢气管网提供明确的判断依据。
具体来说，在本发明中，首先获取了与氢气管网连接的各个供氢单元和耗氢单元的监测数据，然后，再根据监测数据和氢气管网中的各节点连接设备的类型分别推导出与该节点相关联的管段中物料的流向；然后根据与节点连接的各管段的物料流向来确定该节点的节点类型，进而可以采用相应的方式来进行该节点和连接管段的工况数据的计算。这样通过以实时获取的供氢监测数据和所耗氢监测数据为输入，计算出各预设管段和预设节点的工况数据。
本发明中所计算出的工况数据中可以包括管段或节点的压力、压降、流速、液相量、气相量、液相组成和气相等数据，所以，一方面可以全面的而准确的反应氢气管网中管段和节点的实时工况，这样，可以通过工况数据来进行监控氢气管网中所发生波动、凝液、憋压等问题，从而也就可以有效地提高氢气管网中故障的排查的效果和效率；另一方面，还可以通过根据氢气管网中管段的和节点的工况数据，来判断当前的氢气管网是否合理，从而为构建更加节能合理的氢气管网提供明确的判断依据。
实施例2
图2示出本发明实施例提供的氢气管网工况数据获取装置的结构示意图，所述氢气管网工况数据获取为与实施例1中所述氢气管网工况数据获取方法对应的装置，即，通过虚拟装置的方式实现实施例1中所述氢气管网工况数据获取方法，构成所述氢气管网工况数据获取装置的各个虚拟模块可以由电子设备执行，例如网络设备、终端设备、或服务器。
具体来说，本发明实施例中的氢气管网工况数据获取装置包括：
分类组件01用于预先将氢气管网中与节点邻接的装置的类型划分为供氢单元、耗氢单元和下级节点；
目标节点确定组件02用于以与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中的任一装置为参考点确定邻接的节点为目标节点，根据所述参考点的类型和监测数据，确定所述参考点与所述目标节点之间管段中物料的流向；所述物料流向包括流入节点和流出节点；所述供氢监测数据包括供氢流量或补充氢流量；
流向确定组件03用于根据所述参考点与所述目标节点之间管段中的物料流向，以及，与所述目标节点邻接的另外两个装置的监测数据和/或类型，对所述目标节点所连接的另两个管段中的物料流向进行推算；
遍历组件04用于当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中包括下级节点时，将所述目标节点设定为参考点；
当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中没有下级节点时，或，当所述目标节点中包括无法推算出物料流向的管段时，将与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中尚未成为过参考点的任一装置设定为参考点；
工况计算组件05用于对于所述氢气管网中确定了物料流向，且邻接装置为供氢单元或耗氢单元的预设管段，以所述供氢监测数据和所述耗氢监测数据为输入，进行管段工况数据的计算；
对于三个邻接管段均已确定了物料流向的预设节点，根据所述氢气管网中预设管段相对于目标节点的物料流向，确定所述预设节点的节点类型；所述节点类型包括汇流节点和分流节点；以所述监测数据为输入，根据预设规则计算所述预设节点的工况数据；所述工况数据包括管段或节点的流量和流速；所述预设规则包括：
当所述预设节点的节点类型为汇流节点时，先分别计算两个物料流向为流入节点的管段的工况数据；再依据两股流体混合规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算物料流向为流出节点的管段的工况数据；
当所述预设节点的节点类型为分流节点时，先计算物料流向为流入节点的管段的工况数据；再计算某一物料流向为流出节点的管段的工况数据；接着依据两股流体分流规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算另一物料流向为流出节点的管段的工况数据。
由于本发明实施例中氢气管网工况数据获取装置的工作原理和有益效果已经在实施例1中的氢气管网工况数据获取方法中也进行了记载和说明，因此可以相互参照，在此就不再赘述。
实施例3
本发明实施例提供了一种存储器，所述存储器可以是非暂态(非易失性)计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中氢气管网工况数据获取方法的各个步骤，并实现相同的技术效果。
实施例4
本发明实施例提供了一种氢气管网工况数据获取设备，氢气管网工况数据获取设备所包括的存储器中，包括有相应的计算机程序产品，所述计算机程序产品所包括程序指令被计算机执行时，可使所述计算机执行以上各个方面所述的氢气管网工况数据获取方法，并实现相同的技术效果。
图3是本发明实施例作为电子设备的氢气管网工况数据获取设备的硬件结构示意图，如图3所示，该设备包括一个或多个处理器610以及存储器620。以一个处理器610为例。该设备还可以包括：输入装置630和输出装置640。
处理器610、存储器620、输入装置630和输出装置640可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
存储器620作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块。处理器610通过运行存储在存储器620中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的处理方法。
存储器620可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储数据等。此外，存储器620可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器620可选包括相对于处理器610远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置630可接收输入的数字或字符信息，以及产生信号输入。输出装置640可包括显示屏等显示设备。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器620中，当被所述一个或者多个处理器610执行时，执行：
预先将氢气管网中与节点邻接的装置的类型划分为供氢单元、耗氢单元和下级节点；
以与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中的任一装置为参考点确定邻接的节点为目标节点，根据所述参考点的类型和监测数据，确定所述参考点与所述目标节点之间管段中物料的流向；所述物料流向包括流入节点和流出节点；所述供氢监测数据包括供氢流量或补充氢流量；
根据所述参考点与所述目标节点之间管段中的物料流向，以及，与所述目标节点邻接的另外两个装置的监测数据和/或类型，对所述目标节点所连接的另两个管段中的物料流向进行推算；
当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中包括下级节点时，将所述目标节点设定为参考点；
当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中没有下级节点时，或，当所述目标节点中包括无法推算出物料流向的管段时，将与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中尚未成为过参考点的任一装置设定为参考点；
对于所述氢气管网中确定了物料流向，且邻接装置为供氢单元或耗氢单元的预设管段，以所述供氢监测数据和所述耗氢监测数据为输入，进行管段工况数据的计算；
对于三个邻接管段均已确定了物料流向的预设节点，根据所述氢气管网中预设管段相对于目标节点的物料流向，确定所述预设节点的节点类型；所述节点类型包括汇流节点和分流节点；以所述监测数据为输入，根据预设规则计算所述预设节点的工况数据；所述工况数据包括管段或节点的流量和流速；所述预设规则包括：
当所述预设节点的节点类型为汇流节点时，先分别计算两个物料流向为流入节点的管段的工况数据；再依据两股流体混合规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算物料流向为流出节点的管段的工况数据；
当所述预设节点的节点类型为分流节点时，先计算物料流向为流入节点的管段的工况数据；再计算某一物料流向为流出节点的管段的工况数据；接着依据两股流体分流规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算另一物料流向为流出节点的管段的工况数据。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
本发明实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于以下设备。
(1)移动通信设备:这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(2)超移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括:PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。
(3)便携式娱乐设备:这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(4)服务器:提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。
(5)其他具有数据交互功能的电子装置。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种氢气管网工况数据获取方法，其特征在于，包括步骤：
S11、预先将氢气管网中与节点邻接的装置的类型划分为供氢单元、耗氢单元和下级节点；
S12、以与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中的任一装置为参考点确定邻接的节点为目标节点，根据所述参考点的类型和监测数据，确定所述参考点与所述目标节点之间管段中物料的流向；所述物料流向包括流入节点和流出节点；所述监测数据包括供氢流量或补充氢流量；
S13、根据所述参考点与所述目标节点之间管段中的物料流向，以及，与所述目标节点邻接的另外两个装置的监测数据和/或类型，对所述目标节点所连接的另两个管段中的物料流向进行获取或推算；
S14、当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中包括下级节点时，将所述目标节点设定为参考点并返回步骤S12；
S15、当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中没有下级节点时，或，当所述目标节点中包括无法推算出物料流向的管段时，将与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中尚未成为过参考点的任一装置设定为参考点并返回步骤S12；
S16、对于所述氢气管网中确定了物料流向，且邻接装置为供氢单元或耗氢单元的预设管段，以所述监测数据为输入，进行管段工况数据的计算；
对于三个邻接管段均已确定了物料流向的预设节点，根据所述氢气管网中预设管段相对于目标节点的物料流向，确定所述预设节点的节点类型；所述节点类型包括汇流节点和分流节点；以所述监测数据为输入，根据预设规则计算所述预设节点的工况数据；所述工况数据包括管段或节点的流量和流速；所述预设规则包括：
当所述预设节点的节点类型为汇流节点时，先分别计算两个物料流向为流入节点的管段的工况数据；再依据两股流体混合规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算物料流向为流出节点的管段的工况数据；
当所述预设节点的节点类型为分流节点时，先计算物料流向为流入节点的管段的工况数据；再计算某一物料流向为流出节点的管段的工况数据；接着依据两股流体分流规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算另一物料流向为流出节点的管段的工况数据。
2.根据权利要求1所述的氢气管网工况数据获取方法，其特征在于，所述监测数据包括供氢监测数据和耗氢监测数据；
所述供氢监测数据还包括组成和/或原料加工量；
所述耗氢监测数据还包括高分排放氢流量、低分气流量、干气流量、组成、原料加工量和补充氢组成中的一种及其任意组合；
所述工况数据还包括压力、压降、液相量、气相量、液相组成和气相组成中的一种及其任意组合。
3.根据权利要求2所述的氢气管网工况数据获取方法，其特征在于，所述监测数据的获取方式包括：
预设炼厂氢气系统的装置监测模型，所述装置监测模型包括供氢子模型、耗氢子模型；所述供氢子模型用于根据第一预设参数获取供氢单元中各个装置的供氢监测数据；所述耗氢子模型用于根据第二预设参数获取耗氢单元中各个装置的耗氢监测数据；所述第一预设参数和所述第二预设参数获取自分布式控制系统DCS、实验室信息管理系统LIMS、实时数据库和人为输入中的一种其任意组合；
实时获取炼厂氢气系统的所述第一预设参数数据和所述第二预设参数的数据，并根据所述装置监测模型生成实时的供氢监测数据和耗氢监测数据。
4.根据权利要求3所述的氢气管网工况数据获取方法，其特征在于，在生成实时的供氢监测数据和耗氢监测数据后，还包括：
计算所述供氢单元的供氢总量与所述耗氢单元的耗氢总量之间的差值，并根据所述差值分别生成所述耗氢单元中各个装置的耗氢监测数据的修正值。
5.根据权利要求1所述的氢气管网工况数据获取方法，其特征在于，所述以所述供氢监测数据和所述耗氢监测数据为输入，根据预设规则计算各所述预设管段和预设节点的工况数据，包括：
采用流速计算模型、流动状态判定模型、压降计算模型、相态判定模型和热力学方程中的一种及其任意组合。
6.根据权利要求1所述的氢气管网工况数据获取方法，其特征在于，还包括：
以所述工况数据为参数，生成所述氢气管网的预警信息。
7.根据权利要求1所述的氢气管网工况数据获取方法，其特征在于，还包括：
根据所述各管段和节点的工况数据，构建所述氢气管网的工况数据的路径图。
8.一种氢气管网工况数据获取装置，其特征在于，包括：
分类组件，用于预先将氢气管网中与节点邻接的装置的类型划分为供氢单元、耗氢单元和下级节点；
目标节点确定组件，用于以与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中的任一装置为参考点确定邻接的节点为目标节点，根据所述参考点的类型和监测数据，确定所述参考点与所述目标节点之间管段中物料的流向；所述物料流向包括流入节点和流出节点；所述监测数据包括供氢流量或补充氢流量；
流向确定组件，用于根据所述参考点与所述目标节点之间管段中的物料流向，以及，与所述目标节点邻接的另外两个装置的监测数据和/或类型，对所述目标节点所连接的另两个管段中的物料流向进行获取或推算；
遍历组件，用于当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中包括下级节点时，将所述目标节点设定为参考点；
当所述目标节点的所有邻接管段中的物料流向均已确定，且所述目标的邻接装置中没有下级节点时，或，当所述目标节点中包括无法推算出物料流向的管段时，将与所述氢气管网连接的供氢单元或耗氢单元中尚未成为过参考点的任一装置设定为参考点；
工况计算组件，用于对于所述氢气管网中确定了物料流向，且邻接装置为供氢单元或耗氢单元的预设管段，以所述监测数据为输入，进行管段工况数据的计算；
对于三个邻接管段均已确定了物料流向的预设节点，根据所述氢气管网中预设管段相对于目标节点的物料流向，确定所述预设节点的节点类型；所述节点类型包括汇流节点和分流节点；以所述监测数据为输入，根据预设规则计算所述预设节点的工况数据；所述工况数据包括管段或节点的流量和流速；所述预设规则包括：
当所述预设节点的节点类型为汇流节点时，先分别计算两个物料流向为流入节点的管段的工况数据；再依据两股流体混合规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算物料流向为流出节点的管段的工况数据；
当所述预设节点的节点类型为分流节点时，先计算物料流向为流入节点的管段的工况数据；再计算某一物料流向为流出节点的管段的工况数据；接着依据两股流体分流规则计算所述预设节点的工况数据；然后计算另一物料流向为流出节点的管段的工况数据。
9.一种存储器，其特征在于，包括指令集，所述指令集适于处理器执行如权利要求1至7中任一所述氢气管网工况数据获取方法中的步骤。
10.一种氢气管网工况数据获取设备，其特征在于，包括总线、输入装置、输出装置、处理器和如权利要求9中所述存储器；
所述总线用于连接所述存储器、所述输入装置、所述输出装置和所述处理器；
所述输入装置和所述输出装置用于实现与用户的交互；
所述处理器用于执行所述存储器中的指令集。
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