煙草加工過程加料回路在線狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了煙草加工過程加料回路在線狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，所述系統(tǒng)包括：加料管道壓力檢測(cè)傳感器、加料回路流量計(jì)、加料前皮帶秤和PLC控制器，包括加料回路預(yù)警系統(tǒng)，所述加料回路預(yù)警系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有依次連接的短期預(yù)警判斷模塊、長(zhǎng)期預(yù)警判斷模塊和管道壓力預(yù)警判斷模塊，所述加料回路預(yù)警系統(tǒng)用于加料系統(tǒng)進(jìn)行短期、長(zhǎng)期以及管道可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，并對(duì)有規(guī)律性故障進(jìn)行早期的預(yù)警提示，報(bào)警輸出模塊，用于輸出短期報(bào)警信號(hào)、長(zhǎng)期報(bào)警信號(hào)和管道壓力報(bào)警信號(hào)。本發(fā)明根據(jù)其加料回路健康系數(shù)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)早期預(yù)警，以便來(lái)調(diào)整設(shè)備保養(yǎng)清潔、定期維護(hù)的頻次，以增加設(shè)備平均故障間隔時(shí)間。
【專利說(shuō)明】煙草加工過程加料回路在線狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煙草加工過程加料回路在線狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的快速發(fā)展，各企業(yè)已經(jīng)開始運(yùn)用全面規(guī)范化生產(chǎn)維護(hù)(TnPM)來(lái)保障設(shè)備正常運(yùn)行，以達(dá)到最高的設(shè)備綜合效率(0EE)。預(yù)防性維修是開展全面規(guī)范化生產(chǎn)維護(hù)的前提和保障。預(yù)防性維修為是指從預(yù)防醫(yī)學(xué)的立場(chǎng)出發(fā)，對(duì)設(shè)備的異狀進(jìn)行早期發(fā)現(xiàn)和早期治療，力求從設(shè)備本身降低故障率，縮短修理時(shí)間、延長(zhǎng)使用壽命，從而提高設(shè)備使用性能，降低維修運(yùn)行費(fèi)用。所以，在車間現(xiàn)有技術(shù)平臺(tái)上亟需建立一套設(shè)備在線預(yù)警機(jī)制，為全面規(guī)范化生產(chǎn)維護(hù)系統(tǒng)(TnPM)提供數(shù)據(jù)支持。
[0003]本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題是:目前煙草行業(yè)加料設(shè)備，只是按照加料前秤的物料重量與加料比例計(jì)算出瞬時(shí)加料量進(jìn)行施加香料，而沒有對(duì)加料系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)期運(yùn)行的故障進(jìn)行分析，并對(duì)有規(guī)律性故障進(jìn)行早期的預(yù)警提示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種煙草加工過程加料回路在線狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，本發(fā)明主要針對(duì)設(shè)備加料回路健康性進(jìn)行研究，是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理、利用加料泵頻率與流量強(qiáng)相關(guān)性的特點(diǎn)，以PLC技術(shù)和Intouch信息為平臺(tái)，對(duì)加料回路的健康性的趨勢(shì)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，根據(jù)其加料回路健康系數(shù)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)早期預(yù)警，以便來(lái)調(diào)整設(shè)備保養(yǎng)清潔、定期維護(hù)的頻次，以增加設(shè)備平均故障間隔時(shí)間(mean time betweenfailures;MTBF)o
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0006]煙草加工過程加料回路在線狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0007]加料管道壓力檢測(cè)傳感器，安裝在加料管路中，用于采集加料管道的壓力值；
[0008]加料回路流量計(jì)，安裝在加料管路中，用于測(cè)量瞬時(shí)加料流量；
[0009]加料前皮帶秤，安裝在加料機(jī)前，用于采集加料泵輸出值；
[0010]PLC控制器，接收加料管道壓力檢測(cè)傳感器、加料回路流量計(jì)和加料前皮帶秤采集的數(shù)據(jù)，所述PLC控制器的輸出端與報(bào)警輸出裝置連接；所述PLC控制器對(duì)于加料系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行設(shè)定時(shí)間的短期預(yù)警、設(shè)定時(shí)間的長(zhǎng)期預(yù)警以及管道壓力預(yù)警；
[0011]報(bào)警輸出裝置，用于輸出報(bào)警信號(hào)。
[0012]上述系統(tǒng)所采用的檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0013]步驟(I):利用往年加料系統(tǒng)的設(shè)備故障記錄，推斷加料系統(tǒng)的設(shè)備故障記錄的分布函數(shù)；所述設(shè)備故障記錄包括加料精度超差情況下的加料泵輸出值、管道內(nèi)或加料噴嘴結(jié)垢情況下的加料平均流量和管道壓力異常情況下的加料管道的壓力值；
[0014]步驟(2):計(jì)算平均故障間隔時(shí)間；
[0015]步驟(3):根據(jù)加料系統(tǒng)實(shí)際監(jiān)測(cè)的加料泵輸出值、加料平均流量和加料管道的壓力值進(jìn)行多元回歸實(shí)驗(yàn)，利用minitab進(jìn)行最佳子集回歸，得到加料回路的數(shù)據(jù)模型；
[0016]步驟(4):將瞬時(shí)加料流量分別與加料回路的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行運(yùn)算分析，得到相應(yīng)的短期加料回路健康系數(shù)、長(zhǎng)期加料回路健康系數(shù)，
[0017]步驟(4-1):如果短期加料回路健康系數(shù)超過設(shè)定時(shí)間的短期預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)范圍，就輸出短期預(yù)警信號(hào)；
[0018]步驟(4-2):如果長(zhǎng)期加料回路健康系數(shù)超過設(shè)定時(shí)間的長(zhǎng)期預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)范圍，就輸出長(zhǎng)期預(yù)警信號(hào)；
[0019]步驟(4-3):如果管道壓力超過管道壓力預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)范圍，就輸出管道壓力預(yù)警信號(hào)。
[0020]所述步驟(1)的具體步驟為:
[0021]利用設(shè)備故障記錄對(duì)設(shè)備故障記錄的分布進(jìn)行估計(jì)和推斷，然后對(duì)確定分布的設(shè)備故障記錄進(jìn)行估計(jì)，從而對(duì)可靠性特征量作出估計(jì)，所述設(shè)備故障記錄包括設(shè)備故障記錄名稱、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、加料回路故障次數(shù)、每次故障間隔的時(shí)間；所述設(shè)備故障記錄包括加料精度超差情況下的加料泵輸出值、管道內(nèi)或加料噴嘴結(jié)垢情況下的加料平均流量和管道壓力異常情況下的加料管道的壓力值；
[0022]所述步驟(1)的具體步驟為:
[0023]利用開展可靠性試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)，采用最小一乘法，對(duì)指數(shù)分布、威布爾分布和正態(tài)分布三種分布進(jìn)行擬合，找出擬合度最佳的分布函數(shù)，對(duì)擬合度最佳的分布函數(shù)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)，確定指數(shù)分布函數(shù)為擬合度最佳的分布函數(shù)。
[0024]所述步驟(1)的具體步驟為:
[0025]分別將指數(shù)分布、威布爾分布、正態(tài)分布函數(shù)線性化，采用最小一乘估計(jì)出相關(guān)參數(shù)值，則得到相應(yīng)的失效時(shí)間T (i)的函數(shù)值Fj (T (i))，再利用中位秩求的對(duì)應(yīng)于T (i)的分布函數(shù)累計(jì)失效概率的估計(jì)值Fi，記:
[0026]Aj =E I Fj (T(I))-Fi
[0027]式中，T(i)為第i個(gè)失效時(shí)間；i=l，2，…，n ;j為分布函數(shù)類別；
[0028]則最小Aj對(duì)應(yīng)的分布為初步統(tǒng)計(jì)推斷的分布函數(shù)，然后進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)，確定分布函數(shù)，再估計(jì)相關(guān)的可靠性特征量。
[0029]所述步驟(2)的具體步驟為:

{ 2T__2T '
[0030]根據(jù)定時(shí)截尾(雙尾檢驗(yàn))區(qū)間估計(jì)公式TTivZI' y2,得出平均故障間
I/
隔時(shí)間的區(qū)間估計(jì)，進(jìn)而得到平均故障間隔時(shí)間；T=試驗(yàn)截尾時(shí)間；r=在時(shí)刻T累積的故障數(shù)；r=預(yù)定的故障數(shù)；a =0.05可接受的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)；1_ a =置信度。
[0031]所述步驟(3)中的所述加料泵輸出值利用加料前皮帶秤采集，所述加料平均流量根據(jù)瞬時(shí)加料流量計(jì)算得出，所述瞬時(shí)加料流量利用加料回路流量計(jì)采集，所述加料管道的壓力值利用加料管道壓力檢測(cè)傳感器采集；
[0032]所述步驟(3)的具體步驟為:在加料回潮機(jī)進(jìn)行加料泵輸出值、加料平均流量和壓力管路的多元回歸實(shí)驗(yàn)，利用minitab統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行最佳子集回歸，得到回歸方程，從而對(duì)回歸方程進(jìn)行分析得到殘差圖，從殘差圖中得到加料回路的數(shù)據(jù)模型；從加料回路的數(shù)學(xué)模型中得到數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)值，所述加料平均流量為設(shè)定時(shí)間內(nèi)的流量的平均值，所述加料泵輸出值為隨機(jī)選取。
[0033]所述步驟(4-1)的步驟為:
[0034]
【權(quán)利要求】
1.煙草加工過程加料回路在線狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，包括: 加料管道壓力檢測(cè)傳感器，安裝在加料管路中，用于采集加料管道的壓力值； 加料回路流量計(jì)，安裝在加料管路中，用于測(cè)量瞬時(shí)的加料量； 加料前皮帶秤，安裝在加料機(jī)前，用于采集加料泵輸出值； PLC控制器，接收加料管道壓力檢測(cè)傳感器、加料回路流量計(jì)和加料前皮帶秤采集的數(shù)據(jù)，所述PLC控制器的輸出端與報(bào)警輸出裝置連接；所述PLC控制器對(duì)于加料系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行設(shè)定時(shí)間的短期預(yù)警、設(shè)定時(shí)間的長(zhǎng)期預(yù)警以及管道壓力預(yù)警； 報(bào)警輸出裝置，用于輸出報(bào)警信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)所采用的檢測(cè)方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟(1):利用往年加料系統(tǒng)的設(shè)備故障記錄，推斷加料系統(tǒng)的設(shè)備故障記錄的分布函數(shù)；所述設(shè)備故障記錄包括加料精度超差情況下的加料泵輸出值、管道內(nèi)或加料噴嘴結(jié)垢情況下的加料平均流量和管道壓力異常情況下的加料管道的壓力值； 步驟(2):計(jì)算平均故障間隔時(shí)間； 步驟(3):根據(jù)加料系統(tǒng)實(shí)際監(jiān)測(cè)的加料泵輸出值、加料平均流量和加料管道的壓力值進(jìn)行多元回歸實(shí)驗(yàn)，利用minitab進(jìn)行最佳子集回歸，得到加料回路的數(shù)據(jù)模型； 步驟(4):將瞬時(shí)加料流量分別與加料回路的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行運(yùn)算分析，得到相應(yīng)的短期加料回路健康系數(shù)、長(zhǎng)期加料回路健康系數(shù)， 步驟(4-1):如果短期加料回路健康系數(shù)超過設(shè)定時(shí)間的短期預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)范圍，就輸出短期預(yù)警信號(hào)； 步驟(4-2):如果長(zhǎng)期加料回路健康系數(shù)超過設(shè)定時(shí)間的長(zhǎng)期預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)范圍，就輸出長(zhǎng)期預(yù)警信號(hào)； 步驟(4-3):如果管道壓力超過管道壓力預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)范圍，就輸出管道壓力預(yù)警信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(1)的具體步驟為: 利用設(shè)備故障記錄對(duì)設(shè)備故障記錄的分布進(jìn)行估計(jì)和推斷，然后對(duì)確定分布的設(shè)備故障記錄進(jìn)行估計(jì)，從而對(duì)可靠性特征量作出估計(jì)，所述設(shè)備故障記錄包括設(shè)備故障記錄名稱、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、加料回路故障次數(shù)、每次故障間隔的時(shí)間。
4.如權(quán)利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(1)的具體步驟為: 利用開展可靠性試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)，采用最小一乘法，對(duì)指數(shù)分布、威布爾分布和正態(tài)分布三種分布進(jìn)行擬合，找出擬合度最佳的分布函數(shù)，對(duì)擬合度最佳的分布函數(shù)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)，確定指數(shù)分布函數(shù)為擬合度最佳的分布函數(shù)。
5.如權(quán)利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(1)的具體步驟為: 分別將指數(shù)分布、威布爾分布、正態(tài)分布函數(shù)線性化，采用最小一乘估計(jì)出相關(guān)參數(shù)值，則得到相應(yīng)的失效時(shí)間T (i)的函數(shù)值Fj (T (i))，再利用中位秩求的對(duì)應(yīng)于T (i)的分布函數(shù)累計(jì)失效概率的估計(jì)值Fi，記: Aj =E Fj(T(I))-Fi 式中，T(i)為第i個(gè)失效時(shí)間；i=l,2,…，n ；j為分布函數(shù)類別； 則最小Aj對(duì)應(yīng)的分布為初步統(tǒng)計(jì)推斷的分布函數(shù)，然后進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)，確定分布函數(shù)，再估計(jì)相關(guān)的可靠性特征量。
6.如權(quán)利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(2)的具體步驟為:根據(jù)定時(shí)截尾區(qū)間估計(jì)公式
7.如權(quán)利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(3)的具體步驟為:在加料回潮機(jī)進(jìn)行加料泵輸出值、加料平均流量和壓力管路的多元回歸實(shí)驗(yàn)，利用minitab統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行最佳子集回歸，得到回歸方程，從而對(duì)回歸方程進(jìn)行分析得到殘差圖，從殘差圖中得到加料回路的數(shù)據(jù)模型；從數(shù)學(xué)模型中得到數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)值，所述加料平均流量為設(shè)定時(shí)間內(nèi)的流量的平均值，所述加料泵輸出值為隨機(jī)選取。
8.如權(quán)利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(4-1)的短期預(yù)警的公式為:
9.如權(quán)利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(4-2)的步驟為:根據(jù)指數(shù)增長(zhǎng)曲線對(duì)若干批次的瞬時(shí)加料流量的殘差平均值進(jìn)行擬合得出指數(shù)增長(zhǎng)模型n2(t)，每一批次的瞬時(shí)加料流量的殘差平均值的計(jì)算公式為
10.如權(quán)利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(4-3)的管道壓力回路預(yù)警的具體步驟為:據(jù)管道壓力的均值標(biāo)準(zhǔn)差圖Xbar-s，如果實(shí)時(shí)檢測(cè)的管道壓力n3超出的范圍值，所述范圍值是上控制線UCL和下控制線LCL之間的值；系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警；所述上控制線的計(jì)算公式為UCL=Xbar+A3S ;所述下控制線的計(jì)算公式為L(zhǎng)CL=Xbar_A3S。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103616878SQ201310643553
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】孟科峰, 段三青, 李松, 霍煥瀟, 董永智 申請(qǐng)人:山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司