CN116105071A - 一种超临界二氧化碳管道安全泄放系统和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超临界二氧化碳管道安全泄放系统和控制方法，本发明通过构建第一泄放管道、第二泄放管道、第三泄放管道，以及设置第一存储池和第二存储池，实现对二氧化碳的分级泄放；同时，本发明通过神经网络模型对泄放管道的泄放速率进行设置，并在泄放管道温度值存在异常时，采用数字孪生模型动态调整管道泄放速率和存储池中加温气化器的温度值；本发明能够解决二氧化碳管道泄放过程中容易出现的干冰问题。

Description

一种超临界二氧化碳管道安全泄放系统和控制方法
技术领域：
本发明涉及二氧化碳管道泄放控制技术领域，特别涉及一种超临界二氧化碳管道安全泄放系统和控制方法。
背景技术：
采用输送管道对二氧化碳进行传输，为当前二氧化碳输送的重要方式。然而由于管道安装、环境腐蚀等等因素，二氧化碳输送管道在出现故障时，需要将该管道二氧化碳进行泄放，以对该管道进行维修。然而在二氧化碳泄放过程中，由于气化现象，很容易在泄放时产生“干冰”现象，从而导致泄放口的堵塞，甚至在超过管道最低温度承载值时，会损坏管道。
基于以上问题，本发明提出了一种超临界二氧化碳管道安全泄放系统和控制方法。
发明内容：
针对目前二氧化碳管道泄放过程中容易产生“干冰”现象，而造成泄放口堵塞，甚至损坏管道的问题，本文提出了一种超临界二氧化碳管道安全泄放系统，所述安全泄放系统包括二氧化碳输送管道、截断阀、第一泄放管道、第一泄放阀、第一存储池、第二泄放管道、第二泄放阀、第二存储池、第三泄放管道、第三泄放阀、放空分液罐、放空立管；
所述二氧化碳输送管道通过连接管道连接截断阀；
所述截断阀的一端通过连接管道连接二氧化碳输送管道，一端连接第一泄放管道；
第一泄放管道上安装有可手动或自动调节的第一泄放阀，且第一泄放管道的入口端连接截断阀，第一泄放管道的出口端连接第一存储池；
第一存储池内部设置有加温汽化器，所述第一存储池入口端连接所述第一泄放管道的出口端，第一存储池的出口端连接第二泄放管道的入口端；
所述第二泄放管道上安装有可手动或自动调节的第二泄放阀，且第二泄放管道的入口端连接第一存储池的出口端，第二泄放管道的出口端连接第二存储池的入口端；
所述第二存储池内部设置有加温气化器，所述第二存储池入口端连接所述第二泄放管道的出口端，第二存储池的出口端连接第三泄放管道的入口端；
所述第三泄放管道上安装有第三泄放阀，且第三泄放管道的出口端连接放空分液罐；
所述放空分液罐连接放空立管。
所述连接管道、第一泄放管道与二氧化碳输送管道的半径相等；
所述第二泄放管道的半径大于第一泄放管道半径，第三泄放管道的半径大于第二泄管道半径。
所述在第一泄放管道中设置有第一管道压力传感器、第一管道温度传感器；
在第二泄放管道中设置有第二管道压力传感器、第二管道温度传感器；
在第三泄放管道中设置有第三管道压力传感器、第三管道温度传感器。
本文还提出一种基于权利要求1-3任一项所述的超临界二氧化碳管道安全泄放系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
S1.构建所述安全泄放系统的数字孪生模型；
S2.根据二氧化碳输送管道中的压力值、温度值、第一存储池中的加温气化器的温度值、第二存储池中的加温气化器的温度值，采用神经网络模型计算获得第一泄放阀泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率；
S3.按照步骤S2中获取的第一泄放阀泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率自动设置第一泄放阀、第二泄放阀、第三泄放阀的泄放速率，对二氧化碳开启泄放；
S4.实时获取第一管道压力传感器、第一管道温度传感器、第二管道压力传感器、第二管道温度传感器、第三管道压力传感器、第三管道温度传感器的数值；
S5.当任一泄放管道温度传感器的数值与该管道的第一安全预警值的差值小于第一预设阈值R1时，执行步骤S6；
S6.根据数字孪生模型获取第一泄放阀的泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率、第一存储池中的加温气化器、第二存储池中的加温气化器的调节数值。
进一步地，所述步骤S2，具体包括如下步骤：
S21.构建神经网络模型；
S22.在数字孪生模型中设置第一泄放阀、第二泄放阀、第三泄放阀为关闭状态；
S23.将二氧化碳输送管道中的压力值、温度值输入至所述神经网络模型中，获得第一泄放阀的初始泄放速率；
S24.将步骤S23中所述压力值、温度值初始化数字孪生模型中的第一泄放管道的压力值、温度值，并根据预先设置的第一温度值初始化第一存储池中的加温气化器的温度值，根据预先设置的第二温度值初始化第二存储池中的加温气化器的温度值；
S25.运行数字孪生模型，获得第二泄放管道的压力值和温度值、第三泄放管道的压力值和温度值；
S26.将第二泄放管道的压力值和温度值输入至神经网络模型中，获得第二泄放阀的初始泄放速率；
将第三泄放管道的压力值和温度值输入至神经网络模型中，获得第三泄放阀的初始泄放速率。
进一步地，所述步骤S21，具体包括如下步骤：
S211.构建管道泄放仿真模型，并初始化神经网络模型；
S212.初始化管道泄放仿真模型中管道压力值、管道温度值；
S213.初始化管道泄放仿真模型中管道泄放阀的泄放速率v；
S214.根据步骤S212中的管道压力值、管道温度值，以及管道泄放阀的泄放速率运行所述管道泄放仿真模型，实时获取管道温度值；
S215.当管道泄放仿真模型在泄放过程中，如管道温度值达到第一安全预警值，将步骤S212中的管道压力值、管道温度值，以及本次仿真运行泄放阀的泄放速率组成三元组，作为负样本；
S216.按照预设步长p调整所述泄放速率v，并将v-p作为新的泄放速率重新运行步骤S214至步骤S216，直至所述新的泄放速率使得管道泄放结束之前管道温度值均未达到第一安全预警值为止，将所述新的泄放速率作为安全泄放速率；
将步骤S212中的管道压力值、管道温度值，以及步骤S216中获得的安全泄放速率作为正样本；
S217.按照预设步长y、j调整步骤S212中的管道压力值、管道温度值，重复执行步骤S212至步骤S216，获得多个负样本和正样本；
S218.按照7:3的比例从所述多个负样本中选择训练负样本、测试负样本；按照7:3的比例从所述多个正样本中选择训练正样本、测试正样本；
S219.将训练负样本和训练正样本合并，形成训练样本集；将测试负样本、测试正样本合并，形成测试样本集；以管道压力值、管道温度值作为神经网络模型的输入，以泄放阀的泄放速率作为神经网络模型的输出，利用训练样本集对神经网络模型进行训练，并利用测试样本集对神经网络模型进行测试，直至神经网络模型损失函数收敛，获得训练完成的神经网络模型。
进一步地，所述步骤S6根据数字孪生模型获取第一泄放阀的泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率、第一存储池中的加温气化器的温度值、第二存储池中的加温气化器的温度值的调节数值，具体包括：
S61.当一个泄放管道G温度传感器的数值与该泄放管道的第一安全预警值的差值小于等于第一预设阈值R1时，记录该泄放管道温度传感器的数值；
S62.将第一管道压力传感器、第一管道温度传感器、第二管道压力传感器、第二管道温度传感器、第三管道压力传感器、第三管道温度传感器的数值输入至数字孪生模型中；
S63.当步骤S61中的泄放管道G与二氧化碳输送管道之间存在其他泄放管道时，执行步骤S64至步骤S68；否则执行步骤S69；
S64.获取步骤S61中的泄放管道G与二氧化碳输送管道之间的紧邻泄放管道G的泄放管道X和存储池Y；并获取泄放管道G所对应的泄放阀的泄放速率V1、泄放管道X所对应的泄放阀的泄放速率V2、存储池Y中的加温气化器的温度值W；
S65.按照步长BV1、BV2降低所述泄放速率V1、泄放速率V2，按照步长BW提高加温气化器的温度值W；
S66.根据步骤S61中泄放管道G温度传感器的数值的下降速率动态调整步长BV1、BV2、BW，获得调整后的步长BV1、BV2、BW；
S67.将按照步长调整后的泄放速率V1、泄放速率V2、加温气化器的温度值W输入至数字孪生模型中，运行数字孪生模型，通过数字孪生模型获得泄放管道G的温度数值；
S68.如步骤S67中获得的泄放管道G的温度数值与第一安全预警值的差值小于等于第一预设阈值R1，重复执行步骤S65至步骤S68，直至泄放管道G的温度数值与第一安全预警值的差值大于第一预设阈值R1时为止，获得当前泄放速率V1、泄放速率V2、加温气化器的温度值W；
S69.获取步骤S61中的泄放管道G所对应的泄放阀的泄放速率V3，按照预设步长BV3降低泄放速率V3；
根据步骤S61中泄放管道G温度传感器的数值的下降速率动态调整步长BV3；
将按照步长调整后的泄放速率V3输入至数字孪生模型中，运行数字孪生模型，通过数字孪生模型获得泄放管道G的温度数值；
重复执行步骤S69，直至泄放管道G的温度数值与第一安全预警值的差值大于第一预设阈值R1时为止，获得当前泄放速率V3。
S70.根据步骤S68或步骤S69中获得结果对第一泄放阀的泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率、第一存储池中的加温气化器的温度值、第二存储池中的加温气化器的温度值进行更新。
进一步地，所述步骤S66中根据步骤S61中泄放管道G温度传感器的数值的下降速率动态调整步长BV1、BV2、BW，具体包括如下步骤：
S661.实时计算泄放管道G温度传感器的数值的下降速率；
S662.如所述下降速率大于预设阈值e时，分别按照u％、m％、n％的增长率增加步长BV1、BV2、BW的数值，具体计算方式为：
BV1＝(1+u％)BV1；
BV2＝(1+m％)BV2；
BW＝(1+n％)BW；
如所述下降速率小于预设阈值e时，不改变步长BV1、BV2、BW的数值。
所述步骤S69中根据步骤S61中泄放管道G温度传感器的数值的下降速率动态调整步长BV3，具体包括如下步骤：
S691.实时计算泄放管道G温度传感器的数值的下降速率；
S692.如所述下降速率大于预设阈值e时，分别按照i％的增长率增加步长BV3的数值，具体计算方式为：
BV3＝(1+i％)BV3。
进一步地，所述步骤S65按照步长BV1、BV2降低所述泄放速率V1、泄放速率V2，按照步长BW提高加温气化器的温度值W中，降低所述泄放速率V1、泄放速率V2，提高加温气化器的温度值W的具体计算方式为：
V1＝V1-BV1；
V2＝V2-BV2；
W＝W+BW。
所述步骤S69中按照步长BV3降低泄放速率V3，具体计算方式为：
V3＝V3-BV3。
本发明的有益效果如下：
1.本发明中设置第一泄放管道、第二泄放管道、第三泄放管道，以上三级泄放管道，实现对二氧化碳的分级泄放，且设置第一泄放管道、第二泄放管道、第三泄放管道半径逐级增大，以逐步降低压力，降低在二氧化碳泄放时产生干冰现象的概率；
2.本发明中根据二氧化碳输送管道的温度和压力值，采用神经网络模型对第一泄放管道的泄放速率进行计算，并结合第一存储池中的加温气化器的温度值、第二存储池中的加温气化器的温度值，采用神经网络模型对第二泄放管道和第三泄放管道的泄放速率进行计算，提高泄放管道初始泄放速率设置的准确性，提高泄放系统整体运行效率；
3.本发明中当泄放管道中的温度值存在异常时，动态调整当前泄放管道、前一个泄放管道的泄放速率，当前泄放管道的前一个连接的存储池的加温气化器的温度值，以实现对当前泄放管道温度的快速调整，从最大限度降低了泄放过程“干冰”现象的产生；
同时，本发明中通过对出现异常的泄放管道的温度降低速率，动态调整泄放速率、加温气化器的温度值的步长，能够快速、准确地对安全泄放系统进行调节，提高安全泄放系统的灵活性，以及以最大速率、最小代价降低泄放过程“干冰”现象的产生。
上述说明，仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述说明和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为一种超临界二氧化碳管道安全泄放系统的结构图；
图2为一种超临界二氧化碳管道安全泄放系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
本文提出了一种超临界二氧化碳管道安全泄放系统，所述安全泄放系统包括二氧化碳输送管道1、截断阀2、第一泄放管道6、第一泄放阀3、第一存储池、第二泄放管道7、第二泄放阀4、第二存储池、第三泄放管道8、第三泄放阀5、放空分液罐、放空立管；
所述二氧化碳输送管道通过连接管道连接截断阀；
所述截断阀的一端通过连接管道连接二氧化碳输送管道，一端连接第一泄放管道；
第一泄放管道上安装有可手动或自动调节的第一泄放阀，且第一泄放管道的入口端连接截断阀，第一泄放管道的出口端连接第一存储池；
第一存储池内部设置有加温汽化器，所述第一存储池入口端连接所述第一泄放管道的出口端，第一存储池的出口端连接第二泄放管道的入口端；
所述第二泄放管道上安装有可手动或自动调节的第二泄放阀，且第二泄放管道的入口端连接第一存储池的出口端，第二泄放管道的出口端连接第二存储池的入口端；
所述第二存储池内部设置有加温气化器，所述第二存储池入口端连接所述第二泄放管道的出口端，第二存储池的出口端连接第三泄放管道的入口端；
所述第三泄放管道上安装有第三泄放阀，且第三泄放管道的出口端连接放空分液罐；
所述放空分液罐连接放空立管。
进一步地，所述连接管道、第一泄放管道与二氧化碳输送管道的半径相等；
所述第二泄放管道的半径大于第一泄放管道半径，第三泄放管道的半径大于第二泄管道半径。
进一步地，所述在第一泄放管道中设置有第一管道压力传感器、第一管道温度传感器；
在第二泄放管道中设置有第二管道压力传感器、第二管道温度传感器；
在第三泄放管道中设置有第三管道压力传感器、第三管道温度传感器。
实施例二
本发明还提出一种如权利要求1-3任一项所述的超临界二氧化碳管道安全泄放系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
S1.构建所述安全泄放系统的数字孪生模型；
S2.根据二氧化碳输送管道中的压力值、温度值、第一存储池中的加温气化器的温度值、第二存储池中的加温气化器的温度值，采用神经网络模型计算获得第一泄放阀泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率；
所述步骤S2，具体包括如下步骤：
S21.构建神经网络模型；
所述步骤S21，具体包括如下步骤：
S211.构建管道泄放仿真模型，并初始化神经网络模型；
S212.初始化管道泄放仿真模型中管道压力值、管道温度值；
S213.初始化管道泄放仿真模型中管道泄放阀的泄放速率v；
S214.根据步骤S212中的管道压力值、管道温度值，以及管道泄放阀的泄放速率运行所述管道泄放仿真模型，实时获取管道温度值；
S215.当管道泄放仿真模型在泄放过程中，如管道温度值达到第一安全预警值，将步骤S212中的管道压力值、管道温度值，以及本次仿真运行泄放阀的泄放速率组成三元组，作为负样本；
S216.按照预设步长p调整所述泄放速率v，并将v-p作为新的泄放速率重新运行步骤S214至步骤S216，直至所述新的泄放速率使得管道泄放结束之前管道温度值均未达到第一安全预警值为止，将所述新的泄放速率作为安全泄放速率；
所述预设步长p为预先设置；
将步骤S212中的管道压力值、管道温度值，以及步骤S216中获得的安全泄放速率作为正样本；
S217.按照预设步长y、j调整步骤S212中的管道压力值、管道温度值，重复执行步骤S212至步骤S216，获得多个负样本和正样本；
所述预设步长y和j为预先设置；
S218.按照7:3的比例从所述多个负样本中选择训练负样本、测试负样本；按照7:3的比例从所述多个正样本中选择训练正样本、测试正样本；
S219.将训练负样本和训练正样本合并，形成训练样本集；将测试负样本、测试正样本合并，形成测试样本集；以管道压力值、管道温度值作为神经网络模型的输入，以泄放阀的泄放速率作为神经网络模型的输出，利用训练样本集对神经网络模型进行训练，并利用测试样本集对神经网络模型进行测试，直至神经网络模型损失函数收敛，获得训练完成的神经网络模型。
S22.在数字孪生模型中设置第一泄放阀、第二泄放阀、第三泄放阀为关闭状态；
S23.将二氧化碳输送管道中的压力值、温度值输入至所述神经网络模型中，获得第一泄放阀的初始泄放速率；
S24.将步骤S23中所述压力值、温度值初始化数字孪生模型中的第一泄放管道的压力值、温度值，并根据预先设置的第一温度值初始化第一存储池中的加温气化器的温度值，根据预先设置的第二温度值初始化第二存储池中的加温气化器的温度值；
S25.运行数字孪生模型，获得第二泄放管道的压力值和温度值、第三泄放管道的压力值和温度值；
S26.将第二泄放管道的压力值和温度值输入至神经网络模型中，获得第二泄放阀的初始泄放速率；
将第三泄放管道的压力值和温度值输入至神经网络模型中，获得第三泄放阀的初始泄放速率。
S3.按照步骤S2中获取的第一泄放阀泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率自动设置第一泄放阀、第二泄放阀、第三泄放阀的泄放速率，对二氧化碳开启泄放；
S4.实时获取第一管道压力传感器、第一管道温度传感器、第二管道压力传感器、第二管道温度传感器、第三管道压力传感器、第三管道温度传感器的数值；
S5.当任一泄放管道温度传感器的数值与该管道的第一安全预警值的差值小于第一预设阈值R1时，执行步骤S6；
所述第一预设阈值R1为预先设置；
S6.根据数字孪生模型获取第一泄放阀的泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率、第一存储池中的加温气化器、第二存储池中的加温气化器的调节数值。
所述步骤S6根据数字孪生模型获取第一泄放阀的泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率、第一存储池中的加温气化器的温度值、第二存储池中的加温气化器的温度值的调节数值，具体包括：
S61.当一个泄放管道G温度传感器的数值与该泄放管道的第一安全预警值的差值小于等于第一预设阈值R1时，记录该泄放管道温度传感器的数值；
S62.将第一管道压力传感器、第一管道温度传感器、第二管道压力传感器、第二管道温度传感器、第三管道压力传感器、第三管道温度传感器的数值输入至数字孪生模型中；
S63.当步骤S61中的泄放管道G与二氧化碳输送管道之间存在其他泄放管道时，执行步骤S64至步骤S68；否则执行步骤S69；
S64.获取步骤S61中的泄放管道G与二氧化碳输送管道之间的紧邻泄放管道G的泄放管道X和存储池Y；并获取泄放管道G所对应的泄放阀的泄放速率V1、泄放管道X所对应的泄放阀的泄放速率V2、存储池Y中的加温气化器的温度值W；
比如，当第三泄放管道的温度传感器的数值与该泄放管道的第一安全预警值的差值小于等于第一预设阈值R1时，由于第三泄放管道与二氧化碳输送管道之间存在其他泄放管道，也即存在第一泄放管道和第二泄放管道，则获取紧邻第三泄放管道的第二泄放管道所对应的第二泄放阀的泄放速率，以及紧邻第三泄放管道的第二存储池中的加温气化器的温度值；
当第一泄放管道的温度传感器的数值与该泄放管道的第一安全预警值的差值小于等于第一预设阈值R1时，由于第一泄放管道与二氧化碳输送管道之间不存在其他泄放管道，因此，直接获取第一泄放管道的第一泄放阀的泄放速率。
S65.按照步长BV1、BV2降低所述泄放速率V1、泄放速率V2，按照步长BW提高加温气化器的温度值W；
所述步长BV1、BV2、BW的初始值为预先设置；
S66.根据步骤S61中泄放管道G温度传感器的数值的下降速率动态调整步长BV1、BV2、BW，获得调整后的步长BV1、BV2、BW；
S67.将按照步长调整后的泄放速率V1、泄放速率V2、加温气化器的温度值W输入至数字孪生模型中，运行数字孪生模型，通过数字孪生模型获得泄放管道G的温度数值；
S68.如步骤S67中获得的泄放管道G的温度数值与第一安全预警值的差值小于等于第一预设阈值R1，重复执行步骤S65至步骤S68，直至泄放管道G的温度数值与第一安全预警值的差值大于第一预设阈值R1时为止，获得当前泄放速率V1、泄放速率V2、加温气化器的温度值W；
S69.获取步骤S61中的泄放管道G所对应的泄放阀的泄放速率V3，按照预设步长BV3降低泄放速率V3；
根据步骤S61中泄放管道G温度传感器的数值的下降速率动态调整步长BV3；
将按照步长调整后的泄放速率V3输入至数字孪生模型中，运行数字孪生模型，通过数字孪生模型获得泄放管道G的温度数值；
重复执行步骤S69，直至泄放管道G的温度数值与第一安全预警值的差值大于第一预设阈值R1时为止，获得当前泄放速率V3。
S70.根据步骤S68或步骤S69中获得结果对第一泄放阀的泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率、第一存储池中的加温气化器的温度值、第二存储池中的加温气化器的温度值进行更新。
所述步骤S66中根据步骤S61中泄放管道G温度传感器的数值的下降速率动态调整步长BV1、BV2、BW，具体包括如下步骤：
S661.实时计算泄放管道G温度传感器的数值的下降速率；
S662.如所述下降速率大于预设阈值e时，分别按照u％、m％、n％的增长率增加步长BV1、BV2、BW的数值，具体计算方式为：
BV1＝(1+u％)BV1；
BV2＝(1+m％)BV2；
BW＝(1+n％)BW；
如所述下降速率小于预设阈值e时，不改变步长BV1、BV2、BW的数值。
所述预设阈值e，增长率u％、m％、n％均为预先设置；
所述步骤S69中根据步骤S61中泄放管道G温度传感器的数值的下降速率动态调整步长BV3，具体包括如下步骤：
S691.实时计算泄放管道G温度传感器的数值的下降速率；
S692.如所述下降速率大于预设阈值e时，分别按照i％的增长率增加步长BV3的数值，具体计算方式为：
BV3＝(1+i％)BV3。
所述增长率i％为预先设置；
所述步骤S65按照步长BV1、BV2降低所述泄放速率V1、泄放速率V2，按照步长BW提高加温气化器的温度值W中，降低所述泄放速率V1、泄放速率V2，提高加温气化器的温度值W的具体计算方式为：
V1＝V1-BV1；
V2＝V2-BV2；
W＝W+BW。
所述步骤S69中按照步长BV3降低泄放速率V3，具体计算方式为：
V3＝V3-BV3。
本发明的有益效果如下：
1.本发明中设置第一泄放管道、第二泄放管道、第三泄放管道，以上三级泄放管道，实现对二氧化碳的分级泄放，且设置第一泄放管道、第二泄放管道、第三泄放管道半径逐级增大，以逐步降低压力，降低在二氧化碳泄放时产生干冰现象的概率；
2.本发明中根据二氧化碳输送管道的温度和压力值，采用神经网络模型对第一泄放管道的泄放速率进行计算，并结合第一存储池中的加温气化器的温度值、第二存储池中的加温气化器的温度值，采用神经网络模型对第二泄放管道和第三泄放管道的泄放速率进行计算，提高泄放管道初始泄放速率设置的准确性，提高泄放系统整体运行效率；
3.本发明中当泄放管道中的温度值存在异常时，动态调整当前泄放管道、前一个泄放管道的泄放速率，当前泄放管道的前一个连接的存储池的加温气化器的温度值，以实现对当前泄放管道温度的快速调整，从最大限度降低了泄放过程“干冰”现象的产生；
同时，本发明中通过对出现异常的泄放管道的温度降低速率，动态调整泄放速率、加温气化器的温度值的步长，能够快速、准确地对安全泄放系统进行调节，提高安全泄放系统的灵活性，以及以最大速率、最小代价降低泄放过程“干冰”现象的产生。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种超临界二氧化碳管道安全泄放系统，其特征在于，所述安全泄放系统包括二氧化碳输送管道、截断阀、第一泄放管道、第一泄放阀、第一存储池、第二泄放管道、第二泄放阀、第二存储池、第三泄放管道、第三泄放阀、放空分液罐、放空立管；
所述二氧化碳输送管道通过连接管道连接截断阀；
所述截断阀的一端通过连接管道连接二氧化碳输送管道，一端连接第一泄放管道；
第一泄放管道上安装有可手动或自动调节的第一泄放阀，且第一泄放管道的入口端连接截断阀，第一泄放管道的出口端连接第一存储池；
第一存储池内部设置有加温汽化器，所述第一存储池入口端连接所述第一泄放管道的出口端，第一存储池的出口端连接第二泄放管道的入口端；
所述第二泄放管道上安装有可手动或自动调节的第二泄放阀，且第二泄放管道的入口端连接第一存储池的出口端，第二泄放管道的出口端连接第二存储池的入口端；
所述第二存储池内部设置有加温气化器，所述第二存储池入口端连接所述第二泄放管道的出口端，第二存储池的出口端连接第三泄放管道的入口端；
所述第三泄放管道上安装有第三泄放阀，且第三泄放管道的出口端连接放空分液罐；
所述放空分液罐连接放空立管。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳管道安全泄放系统，其特征在于，所述连接管道、第一泄放管道与二氧化碳输送管道的半径相等；
所述第二泄放管道的半径大于第一泄放管道半径，第三泄放管道的半径大于第二泄管道半径。
3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳管道安全泄放系统，其特征在于，所述在第一泄放管道中设置有第一管道压力传感器、第一管道温度传感器；
在第二泄放管道中设置有第二管道压力传感器、第二管道温度传感器；
在第三泄放管道中设置有第三管道压力传感器、第三管道温度传感器。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的超临界二氧化碳管道安全泄放系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
S1.构建所述安全泄放系统的数字孪生模型；
S2.根据二氧化碳输送管道中的压力值、温度值、第一存储池中的加温气化器的温度值、第二存储池中的加温气化器的温度值，采用神经网络模型计算获得第一泄放阀泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率；
S3.按照步骤S2中获取的第一泄放阀泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率自动设置第一泄放阀、第二泄放阀、第三泄放阀的泄放速率，对二氧化碳开启泄放；
S4.实时获取第一管道压力传感器、第一管道温度传感器、第二管道压力传感器、第二管道温度传感器、第三管道压力传感器、第三管道温度传感器的数值；
S5.当任一泄放管道温度传感器的数值与该管道的第一安全预警值的差值小于第一预设阈值R1时，执行步骤S6；
S6.根据数字孪生模型获取第一泄放阀的泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率、第一存储池中的加温气化器、第二存储池中的加温气化器的调节数值。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S2，具体包括如下步骤：
S21.构建神经网络模型；
S22.在数字孪生模型中设置第一泄放阀、第二泄放阀、第三泄放阀为关闭状态；
S23.将二氧化碳输送管道中的压力值、温度值输入至所述神经网络模型中，获得第一泄放阀的初始泄放速率；
S24.将步骤S23中所述压力值、温度值初始化数字孪生模型中的第一泄放管道的压力值、温度值，并根据预先设置的第一温度值初始化第一存储池中的加温气化器的温度值，根据预先设置的第二温度值初始化第二存储池中的加温气化器的温度值；
S25.运行数字孪生模型，获得第二泄放管道的压力值和温度值、第三泄放管道的压力值和温度值；
S26.将第二泄放管道的压力值和温度值输入至神经网络模型中，获得第二泄放阀的初始泄放速率；
将第三泄放管道的压力值和温度值输入至神经网络模型中，获得第三泄放阀的初始泄放速率。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S6根据数字孪生模型获取第一泄放阀的泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率、第一存储池中的加温气化器的温度值、第二存储池中的加温气化器的温度值的调节数值，具体包括：
S61.当一个泄放管道G温度传感器的数值与该泄放管道的第一安全预警值的差值小于等于第一预设阈值R1时，记录该泄放管道温度传感器的数值；
S62.将第一管道压力传感器、第一管道温度传感器、第二管道压力传感器、第二管道温度传感器、第三管道压力传感器、第三管道温度传感器的数值输入至数字孪生模型中；
S63.当步骤S61中的泄放管道G与二氧化碳输送管道之间存在其他泄放管道时，执行步骤S64至步骤S68；否则执行步骤S69；
S64.获取步骤S61中的泄放管道G与二氧化碳输送管道之间的紧邻泄放管道G的泄放管道X和存储池Y；并获取泄放管道G所对应的泄放阀的泄放速率V1、泄放管道X所对应的泄放阀的泄放速率V2、存储池Y中的加温气化器的温度值W；
S65.按照步长BV1、BV2降低所述泄放速率V1、泄放速率V2，按照步长BW提高加温气化器的温度值W；
S66.根据步骤S61中泄放管道G温度传感器的数值的下降速率动态调整步长BV1、BV2、BW，获得调整后的步长BV1、BV2、BW；
S67.将按照步长调整后的泄放速率V1、泄放速率V2、加温气化器的温度值W输入至数字孪生模型中，运行数字孪生模型，通过数字孪生模型获得泄放管道G的温度数值；
S68.如步骤S67中获得的泄放管道G的温度数值与第一安全预警值的差值小于等于第一预设阈值R1，重复执行步骤S65至步骤S68，直至泄放管道G的温度数值与第一安全预警值的差值大于第一预设阈值R1时为止，获得当前泄放速率V1、泄放速率V2、加温气化器的温度值W；
S69.获取步骤S61中的泄放管道G所对应的泄放阀的泄放速率V3，按照预设步长BV3降低泄放速率V3；
根据步骤S61中泄放管道G温度传感器的数值的下降速率动态调整步长BV3；
将按照步长调整后的泄放速率V3输入至数字孪生模型中，运行数字孪生模型，通过数字孪生模型获得泄放管道G的温度数值；
重复执行步骤S69，直至泄放管道G的温度数值与第一安全预警值的差值大于第一预设阈值R1时为止，获得当前泄放速率V3。
S70.根据步骤S68或步骤S69中获得结果对第一泄放阀的泄放速率、第二泄放阀的泄放速率、第三泄放阀的泄放速率、第一存储池中的加温气化器的温度值、第二存储池中的加温气化器的温度值进行更新。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S66中根据步骤S61中泄放管道G温度传感器的数值的下降速率动态调整步长BV1、BV2、BW，具体包括如下步骤：
S661.实时计算泄放管道G温度传感器的数值的下降速率；
S662.如所述下降速率大于预设阈值e时，分别按照u％、m％、n％的增长率增加步长BV1、BV2、BW的数值，具体计算方式为：
BV1＝(1+u％)BV1；
BV2＝(1+m％)BV2；
BW＝(1+n％)BW；
如所述下降速率小于预设阈值e时，不改变步长BV1、BV2、BW的数值。
所述步骤S69中根据步骤S61中泄放管道G温度传感器的数值的下降速率动态调整步长BV3，具体包括如下步骤：
S691.实时计算泄放管道G温度传感器的数值的下降速率；
S692.如所述下降速率大于预设阈值e时，分别按照i％的增长率增加步长BV3的数值，具体计算方式为：
BV3＝(1+i％)BV3。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S65按照步长BV1、BV2降低所述泄放速率V1、泄放速率V2，按照步长BW提高加温气化器的温度值W中，降低所述泄放速率V1、泄放速率V2，提高加温气化器的温度值W的具体计算方式为：
V1＝V1-BV1；
V2＝V2-BV2；
W＝W+BW。
所述步骤S69中按照步长BV3降低泄放速率V3，具体计算方式为：
V3＝V3-BV3。
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