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石油是我们日常交通与国家工业生产的重要能源。炼油企业将未加工过的石油称为原油。而原油必须经过一系列工艺加工过程,才能得到有用的各种石油产品。原油的物理性质是生产和科研中评定油品质量和控制加工过程的主要指标,在加工原油之前需要测定它的各种物理性质,如酸值、相对密度、残碳、含硫量等。炼油厂所加工的原油来自世界上不同的油田,即便是同一采油厂的原油,各个采油队的原油物性也不尽相同。而且炼油厂的原油加工流程复杂,原油物性的微小变化,都会引起后续生产加工装置运行的波动。所以在进行原油炼制之前准确掌握原油物性数据对于企业炼制生产过程稳定性以及企业效益至关重要。而且国内炼厂大多采用原油调合方式,将各个原油进行混合加工,如果采用传统的实验室化验方式获取混合原油的物性数据,存在很多问题,如化验周期长、物性数量少,不具有时效性。因此,开发原油物性的快速评价软件,及时对原油物性进行评价分析,对于企业生产具有重要意义。
现有的原油物性快速评价方法,都是采用近红外仪器对原油进行扫描获得光谱数据,在此基础上通过物性评价软件得到原油物性数据,但国内原油质量较差,含水量高,使用近红外仪器进行扫描无法获得准确的光谱数据。另外现有原油物性评价软件都是直接封装训练好的模型或者少量算法的专用软件,无法满足不同企业的实际生产需求,扩展性较差。
根据上述问题,本文以炼油生产过程为背景,依托国家自然科学基金重大项目课题“炼油生产过程全局协同优化运行理论与实现技术(61590922)”,研究原油物性评价方法以及建模算法的相关流程,提供算法添加扩展与数据建模功能,开发基于核磁共振波谱的原油物性建模软件。主要工作如下:
(1)针对炼油生产过程对于原油物性评价的要求,对原油物性建模软件所需要实现的功能以及性能需求进行分析,设计三层架构模式,前后端进行分离,前端采用组件化架构设计,后端采用面向服务的架构设计,实现原油物性建模软件的算法扩展、数据建模、物性评价分析等功能。
(2)使用多种先进编程技术,完成各个功能模块的开发。采用基于面向服务的架构体系,将前端人机交互界面与后台逻辑业务处理分离;使用Vue.js框架实现前端交互界面的组件化开发,组件之间高度复用,提高系统可维护性与可扩展性;使用Vuex完成组件之间的数据通信,通过数据状态统一管理,使组件解耦;使用基于node-js使用Koa完成后端数据库操作服务开发,并使用Flask完成算法服务的封装;并完成前后端API数据接口以及MySQL数据库表的设计与实现。
(3)最后本文对软件的性能以及在各个设备上的适配性进行测试,证明了软件具有较高的运行性能。同时使用炼油厂实际生产数据对原油物性评价软件的核心功能展开了验证,包括数据建模功能,利用建模算法对需要评价的物性进行建模以及模型分析保存功能;波谱评价模块为用户提供原油物性的一键评价功能,以及评价结果与标准结果的数据对比。最后通过多种内置算法进行建模,对物性进行评价,对比分析各个算法模型的准确性与实时性,证明的系统对于原油物性评价具有较高的时间效率与准确性。
现有的原油物性快速评价方法,都是采用近红外仪器对原油进行扫描获得光谱数据,在此基础上通过物性评价软件得到原油物性数据,但国内原油质量较差,含水量高,使用近红外仪器进行扫描无法获得准确的光谱数据。另外现有原油物性评价软件都是直接封装训练好的模型或者少量算法的专用软件,无法满足不同企业的实际生产需求,扩展性较差。
根据上述问题,本文以炼油生产过程为背景,依托国家自然科学基金重大项目课题“炼油生产过程全局协同优化运行理论与实现技术(61590922)”,研究原油物性评价方法以及建模算法的相关流程,提供算法添加扩展与数据建模功能,开发基于核磁共振波谱的原油物性建模软件。主要工作如下:
(1)针对炼油生产过程对于原油物性评价的要求,对原油物性建模软件所需要实现的功能以及性能需求进行分析,设计三层架构模式,前后端进行分离,前端采用组件化架构设计,后端采用面向服务的架构设计,实现原油物性建模软件的算法扩展、数据建模、物性评价分析等功能。
(2)使用多种先进编程技术,完成各个功能模块的开发。采用基于面向服务的架构体系,将前端人机交互界面与后台逻辑业务处理分离;使用Vue.js框架实现前端交互界面的组件化开发,组件之间高度复用,提高系统可维护性与可扩展性;使用Vuex完成组件之间的数据通信,通过数据状态统一管理,使组件解耦;使用基于node-js使用Koa完成后端数据库操作服务开发,并使用Flask完成算法服务的封装;并完成前后端API数据接口以及MySQL数据库表的设计与实现。
(3)最后本文对软件的性能以及在各个设备上的适配性进行测试,证明了软件具有较高的运行性能。同时使用炼油厂实际生产数据对原油物性评价软件的核心功能展开了验证,包括数据建模功能,利用建模算法对需要评价的物性进行建模以及模型分析保存功能;波谱评价模块为用户提供原油物性的一键评价功能,以及评价结果与标准结果的数据对比。最后通过多种内置算法进行建模,对物性进行评价,对比分析各个算法模型的准确性与实时性,证明的系统对于原油物性评价具有较高的时间效率与准确性。