一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警方法及系统

本发明涉及氢气纯化，具体涉及一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警方法及系统。

背景技术：

1、在氢气纯化装置的变压吸附（psa）工艺中，处于均压阶段的两台吸附塔之间存在压力耦合关系，进气流量、气体组分等工况的波动会通过该耦合关系同步传导至两台吸附塔，导致二者的压差曲线产生同步偏移，此类偏移属于工况波动引起的正常联动变化，而非吸附塔自身发生故障。

2、现有的吸附塔压差预警方法通常采用固定阈值或基于历史数据统计得到的自适应阈值，仅依据压差幅值是否超出阈值范围进行判断，未能区分压差偏移是源于工况波动传导还是源于单一塔体自身的异常状态，也无法确定异常压差具体来源于哪一台吸附塔。

3、例如，当进气组分发生波动时，与均压耦合的两台吸附塔的压差会同步产生偏移，现有方法仅依据压差幅值超限即判定两台吸附塔同时发生异常并触发预警，导致运维人员对实际未发生故障的吸附塔进行不必要的停机排查，增加了维护成本，也降低了压差预警结果的可信度。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，本发明提供一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警方法及系统。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有的吸附塔压差预警方法无法区分因工况波动导致的两塔同步压差偏移与因单一塔体自身异常导致的压差偏移，也无法确定压差异常的具体来源塔，从而导致压差预警结果准确性低、可用性差。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警方法，其包括以下步骤：依据吸附塔控制系统下发的均压阶段标识，对压差时序曲线进行曲线截取，得到第一曲线对，并对所述第一曲线对中各条曲线标注塔位角色标识；依据所述塔位角色标识与所述均压阶段标识，调取单塔基准曲线，得到第二曲线对；对所述第一曲线对与所述第二曲线对进行逐时刻残差提取，得到残差曲线对；对所述残差曲线对进行方向比对，得到异常来源判别结果，依据所述异常来源判别结果生成压差预警结果。

4、作为本发明所述的一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警方法的一种优选方案，其中：进行所述曲线截取的步骤包括：从所述均压阶段标识中识别均压起始时刻与均压结束时刻；以所述均压起始时刻与所述均压结束时刻作为区间边界，在所述压差时序曲线中截取处于均压耦合关系的两条曲线，得到所述第一曲线对；对所述第一曲线对中各条曲线依据对应吸附塔在本次均压过程中的压力变化趋势，得到所述塔位角色标识。

5、作为本发明所述的一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警方法的一种优选方案，其中：调取所述单塔基准曲线的步骤包括：依据所述塔位角色标识与所述均压阶段标识，从工况形态库中检索对应角色与对应阶段下多个历史均压周期的压差曲线，得到历史压差曲线集合；对所述历史压差曲线集合中各条曲线进行逐时刻平均处理，得到所述单塔基准曲线；对所述第一曲线对中两条曲线分别调取对应的所述单塔基准曲线，得到所述第二曲线对。

6、作为本发明所述的一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警方法的一种优选方案，其中：进行所述逐时刻残差提取的步骤包括：以所述第一曲线对与所述第二曲线对中均压起始时刻作为对齐基准点；对所述第一曲线对中各条曲线与所述第二曲线对中对应的所述单塔基准曲线进行时间轴平移处理，得到对齐曲线组；对所述对齐曲线组中各条曲线在相同时刻对应的压差幅值进行逐时刻相减处理，得到所述残差曲线对。

7、作为本发明所述的一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警方法的一种优选方案，其中：进行所述方向比对的步骤包括：对建立的残差分段序列中各分段内两条残差曲线分别进行逐时刻数值累加处理，得到分段残差累加值对；对所述分段残差累加值对中每个累加值的正负号进行判别，将正负号判别结果确定为对应残差曲线的分段方向，得到第一残差方向与第二残差方向；对所述第一残差方向与所述第二残差方向进行一致性判别，将一致的分段计入同步残差分段，将不一致的分段计入独立残差分段。

8、作为本发明所述的一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警方法的一种优选方案，其中：残差分段序列的建立步骤包括：对所述残差曲线对中各条残差曲线进行极值点检测，得到极值点位置集合；以所述极值点位置集合中各极值点作为分段边界，对所述残差曲线对中各条残差曲线进行分段处理，得到残差分段序列。

9、作为本发明所述的一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警方法的一种优选方案，其中：得到所述异常来源判别结果的步骤包括：将所述同步残差分段对应的时间区间判定为传导偏移区间；对所述独立残差分段中两条残差曲线分别进行幅值累加处理，得到残差量级对；对所述残差量级对中两个量级进行数值比较，将数值最大的量级对应的残差曲线所属塔体编号确定为异常来源塔；将所述独立残差分段对应的时间区间判定为本塔独立偏移区间，并与所述异常来源塔进行关联，形成所述异常来源判别结果。

10、作为本发明所述的一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警方法的一种优选方案，其中：生成所述压差预警结果的步骤包括：根据所述本塔独立偏移区间的数量以及对应持续时长，确定预警等级；将所述预警等级、异常来源塔与本塔独立偏移区间进行关联封装，得到所述压差预警结果；将所述压差预警结果发送至所述吸附塔控制系统。

11、作为本发明所述的一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警方法的一种优选方案，其中：还包括：将所述传导偏移区间对应的所述残差曲线对反馈至所述工况形态库；对所述工况形态库中与塔位角色标识对应的所述单塔基准曲线进行更新处理，得到更新后的工况形态库。

12、本发明提供了一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警系统。

13、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于工况自适应的氢气纯化吸附塔压差预警系统，包括：曲线截取标注模块，用于依据吸附塔控制系统下发的均压阶段标识，对压差时序曲线进行曲线截取，得到第一曲线对，并对所述第一曲线对中各条曲线标注塔位角色标识；

14、基准曲线调取模块，用于依据所述塔位角色标识与所述均压阶段标识，调取单塔基准曲线，得到第二曲线对；

15、残差提取模块，用于对所述第一曲线对与所述第二曲线对进行逐时刻残差提取，得到残差曲线对；

16、异常判别预警模块，用于对所述残差曲线对进行方向比对，得到异常来源判别结果，并依据所述异常来源判别结果生成压差预警结果。

17、本发明的有益效果：通过依据塔位角色标识与均压阶段标识调取单塔基准曲线，将第一曲线对与调取得到的第二曲线对进行逐时刻残差提取得到残差曲线对，进而对残差曲线对进行方向比对：将残差方向一致的分段计入同步残差分段、判定为传导偏移区间，将残差方向不一致的分段计入独立残差分段、判定为本塔独立偏移区间，从而将工况波动导致的两塔同步偏移与单一塔体自身故障导致的独立偏移区分开来，避免了将传导偏移区间对应的正常联动变化误判为吸附塔异常。

18、同时，本发明依据独立残差分段中两条残差曲线的残差量级对比，将残差量级较大的一方对应的塔体确定为异常来源塔，并将本塔独立偏移区间与异常来源塔进行关联，形成异常来源判别结果，实现了压差异常来源的精准定位，提升了压差预警结果的准确性和可用性。