基于改进的粒子群优化集成随机权神经网络的原油物性评价模型研究

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通过实验对新开采的原油性质进行一系列分析的过程称为原油快速评价,简称为原油快评。它在石油炼制工艺过程中占有重要作用,为原油加工提供实时的原油性质指标数据。对原油性质进行评价是原油快评的核心内容,其中主要性质包括API、盐含量、硫含量、总碳、总氢、辛烷值、酸值、十六烷值等,同时也会对原油不同段的质量收率、馏分油以及渣油的性质分析。根据得到的原油性质数据对加工方案以及炼制性能进行综合评价,为炼油厂常减压工艺过程和二次加工装置等提供基础数据和加工方案。因而,建立快速准确的原油物性指标快速评价模型对整个原油行业都有着非常重要的意义。本文依托国家自然科学基金项目“炼油生产过程全局协同优化运行理论与实现技术(61590922)”,开展了炼油过程中原油物性指标快速评价建模方法研究,主要工作如下:(1)给出了原油物性快速评价的描述。其中,给出了原油快速评价研究现状;分析了核磁共振技术应用在原油快速评价中的优势;给出了基于核磁共振技术的原油快速评价工艺过程和基本原理。确定了基于在线核磁共振分析技术的原油快速评价建模问题的输入输出关系。(2)提出了一种改进的在线学习集成随机权网络建模方法。在集成随机权神经网络基础上,采用正则化负相关学习策略来集成个体模型;激励函数参数采用遗传算法来优化选择。通过粒子群算法优化随机向量函数链接网络模型中最优隐含层节点数(L)以及集成规模中最佳集成个数(M);最后当增加新数据时通过在线学习方法学习并更新模型,提高模型的适应性能。(3)对原油中的总碳、残炭、API三种物性指标,采用上述改进的粒子群优化集成随机权神经网络,提出了原油物性快速评价建模方法并进行了实验研究。利用某炼油厂工业实际的原油核磁共振图谱和原油快速评价物性指标数据建立了原油物性快速评价模型。将本文提出算法与PCA-ERNN、ERNN、Online-DNNE和PLS模型相比,实验结果表明本文方法提高了建模精度,验证了图谱变量选择和建模方法的有效性。
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