FLNG中冷箱运行调节方法、装置、计算机设备、及存储介质与流程

本技术涉及工业自动化，特别是涉及一种flng中冷箱运行调节方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、冷箱是flng（浮式液化天然气，floating liquefied natural gas）装置中的核心设备，冷箱单元的安全平稳运行是整个装置的重中之重。

2、在实际应用中，冷箱所用到的冷却介质是多流股多组分的混合冷剂，多股（一般为四股）冷剂分别与天然气换热完成后汇聚到一起进入混合冷剂压缩机，导致四股冷剂间互相耦合，在每股冷剂调整完后，热介质天然气和冷介质冷剂之间的换热存在滞后，温度需要较长一段时间才能稳定下来，所以在冷箱中换热的过程存在强耦合、滞后大的现象。

3、传统常规的pid（proportional-integral-derivative controller，比例-积分-微分控制器）控制无法解决上述强耦合、滞后大的问题。具体来说，当环境温度、天然气组分等干扰变量发生变化，特别是天然气负荷变化时，操作人员需要频繁手动去调节四股冷剂的流量，操作强度大，且容易出现误操作导致冷剂压缩机停机等问题，对装置的安全平稳生产构成威胁。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够确保安全平稳的flng中冷箱运行调节方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。

2、第一方面，本技术提供了一种flng中冷箱运行调节方法。所述方法包括：

3、识别flng中冷箱运行的操作变量、干扰变量以及被控变量；

4、获取对所述操作变量和所述干扰变量做阶跃测试对应生成的被控变量响应数据；

5、基于所述被控变量的响应数据，构建所述被控变量、所述操作变量以及所述干扰变量之间的一阶纯滞后模型；

6、若所述干扰变量变化，则基于所述一阶纯滞后模型调节所述操作变量，以使所述被控变量稳定在对应预设区间范围内；

7、当所述flng中冷箱进入变负荷工况时，识别变负荷工况对应的变负荷范围；

8、若所述变负荷范围在预设第一负荷范围内，则以天然气流量为干扰变量、且通过jt阀的流量来调节冷箱出口温度；若变负荷范围在预设第二负荷范围内，则基于jt阀前后压差的变化值调整冷剂的流量，以调节冷箱出口温度，所述预设第一负荷范围对应的负荷值大于所述预设第二负荷范围对应的负荷值。

9、在其中一个实施例中，所述若变负荷范围在预设第二负荷范围内，则基于jt阀前后压差的变化值调整冷剂的流量，以调节冷箱出口温度包括：

10、若变负荷范围在预设第二负荷范围内，则获取本轮调整周期jt阀前后压差、上一调整周期jt阀前后压差以及冷箱出口温度当前值与设定值的温度偏差；

11、根据所述本轮调整周期jt阀前后压差、上一调整周期jt阀前后压差以及所述温度偏差调整冷剂流量，以调整冷箱出口温度。

12、在其中一个实施例中，根据所述本轮调整周期jt阀前后压差、上一调整周期jt阀前后压差以及所述温度偏差调整冷剂流量，以调整冷箱出口温度包括：

13、获取预设冷剂流量固定值、以及本轮调整周期与上一调整周期的天然气负荷变化值；

14、计算所述本轮调整周期jt阀前后压差与所述上一调整周期jt阀前后压差之间的压差变化值；

15、计算所述预设冷剂流量固定值、所述天然气负荷变化值、所述温度偏差以及所述压差变化值的乘积，得到冷剂流量调整量；

16、根据所述冷剂流量调整量调整冷剂流量，以调整冷箱出口温度。

17、在其中一个实施例中，所述操作变量包括flng中jt阀的流量以及lng流量；所述干扰变量包括天然气流量、天然气温度、天然气组份、液化气流量以及液化气温度；所述被控变量包括冷箱表面温度、冷箱出口温度、冷剂比值以及冷剂分液罐液位。

18、在其中一个实施例中，所述获取对所述操作变量和所述干扰变量做阶跃测试对应生成的被控变量响应数据包括：

19、获取被控变量和操作变量之间的第一响应关系、以及被控变量和干扰变量之间的第二响应关系；

20、基于所述第一响应关系对所述操作变量做阶跃测试、并基于所述第二响应关系对所述干扰变量做阶跃测试，生成对应的被控变量响应数据。

21、在其中一个实施例中，所述若所述干扰变量变化，则基于所述一阶纯滞后模型调节所述操作变量，以使所述被控变量稳定在对应预设区间范围内包括：

22、若所述干扰变量变化，则基于所述一阶纯滞后模型，获取被控变量偏差与不同干扰变量以及不同操作变量之间的模型增益；

23、根据所述模型增益，生成被控变量偏差与不同干扰变量调节量以及不同操作变量调节量的函数关系；

24、基于所述函数关系调节所述操作变量，以使所述被控变量稳定在对应预设区间范围内。

25、第二方面，本技术还提供了一种flng中冷箱运行调节装置。所述装置包括：

26、参数识别模块，用于识别flng中冷箱运行的操作变量、干扰变量以及被控变量；

27、数据获取模块，用于获取对所述操作变量和所述干扰变量做阶跃测试对应生成的被控变量响应数据；

28、模型构建模块，用于基于所述被控变量的响应数据，构建所述被控变量、所述操作变量以及所述干扰变量之间的一阶纯滞后模型；

29、第一控制模块，用于当所述干扰变量变化时，基于所述一阶纯滞后模型调节所述操作变量，以使所述被控变量稳定在对应预设区间范围内；

30、第二控制模块，用于当所述flng中冷箱进入变负荷工况时，识别变负荷工况对应的变负荷范围；若所述变负荷范围在预设第一负荷范围内，则以天然气流量为干扰变量、且通过jt阀的流量来调节冷箱出口温度；若变负荷范围在预设第二负荷范围内，则基于jt阀前后压差的变化值调整冷剂的流量，以调节冷箱出口温度，所述预设第一负荷范围对应的负荷值大于所述预设第二负荷范围对应的负荷值。

31、第三方面，本技术还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

32、识别flng中冷箱运行的操作变量、干扰变量以及被控变量；

33、获取对所述操作变量和所述干扰变量做阶跃测试对应生成的被控变量响应数据；

34、基于所述被控变量的响应数据，构建所述被控变量、所述操作变量以及所述干扰变量之间的一阶纯滞后模型；

35、若所述干扰变量变化，则基于所述一阶纯滞后模型调节所述操作变量，以使所述被控变量稳定在对应预设区间范围内；

36、当所述flng中冷箱进入变负荷工况时，识别变负荷工况对应的变负荷范围；若所述变负荷范围在预设第一负荷范围内，则以天然气流量为干扰变量、且通过jt阀的流量来调节冷箱出口温度；若变负荷范围在预设第二负荷范围内，则基于jt阀前后压差的变化值调整冷剂的流量，以调节冷箱出口温度，所述预设第一负荷范围对应的负荷值大于所述预设第二负荷范围对应的负荷值。

37、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

38、识别flng中冷箱运行的操作变量、干扰变量以及被控变量；

39、获取对所述操作变量和所述干扰变量做阶跃测试对应生成的被控变量响应数据；

40、基于所述被控变量的响应数据，构建所述被控变量、所述操作变量以及所述干扰变量之间的一阶纯滞后模型；

41、若所述干扰变量变化，则基于所述一阶纯滞后模型调节所述操作变量，以使所述被控变量稳定在对应预设区间范围内；

42、当所述flng中冷箱进入变负荷工况时，识别变负荷工况对应的变负荷范围；若所述变负荷范围在预设第一负荷范围内，则以天然气流量为干扰变量、且通过jt阀的流量来调节冷箱出口温度；若变负荷范围在预设第二负荷范围内，则基于jt阀前后压差的变化值调整冷剂的流量，以调节冷箱出口温度，所述预设第一负荷范围对应的负荷值大于所述预设第二负荷范围对应的负荷值。

43、第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

44、识别flng中冷箱运行的操作变量、干扰变量以及被控变量；

45、获取对所述操作变量和所述干扰变量做阶跃测试对应生成的被控变量响应数据；

46、基于所述被控变量的响应数据，构建所述被控变量、所述操作变量以及所述干扰变量之间的一阶纯滞后模型；

47、若所述干扰变量变化，则基于所述一阶纯滞后模型调节所述操作变量，以使所述被控变量稳定在对应预设区间范围内；

48、当所述flng中冷箱进入变负荷工况时，识别变负荷工况对应的变负荷范围；若所述变负荷范围在预设第一负荷范围内，则以天然气流量为干扰变量、且通过jt阀的流量来调节冷箱出口温度；若变负荷范围在预设第二负荷范围内，则基于jt阀前后压差的变化值调整冷剂的流量，以调节冷箱出口温度，所述预设第一负荷范围对应的负荷值大于所述预设第二负荷范围对应的负荷值。

49、上述flng中冷箱运行调节方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，识别flng中冷箱运行的操作变量、干扰变量以及被控变量；获取对操作变量和干扰变量做阶跃测试对应生成的被控变量响应数据；基于被控变量的响应数据，构建被控变量、操作变量以及干扰变量之间的一阶纯滞后模型；若干扰变量变化，则基于一阶纯滞后模型调节操作变量，以使被控变量稳定在对应预设区间范围内；当flng中冷箱进入变负荷工况时，识别变负荷工况对应的变负荷范围；若变负荷范围在预设第一负荷范围内，则以天然气流量为干扰变量、且通过jt阀的流量来调节冷箱出口温度；若变负荷范围在预设第二负荷范围内，则基于jt阀前后压差的变化值调整冷剂的流量，以调节冷箱出口温度。整个过程中，在干扰变量变化时，基于被控变量、操作变量以及干扰变量之间的一阶纯滞后模型调节操作变量，以使被控变量稳定在对应预设区间范围内，确保运行稳定，另外，还进行变负荷工况的自动控制，确保冷箱出口温度的稳定，整个方案可以确保flng中冷箱的安全平稳运行。