煙草加工過程加料回路在線狀態(tài)檢測系統(tǒng)及檢測方法
【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)檢測系統(tǒng)及檢測方法，所述系統(tǒng)包括：加料管道壓力檢測傳感器、加料回路流量計、加料前皮帶秤和PLC控制器，包括加料回路預警系統(tǒng)，所述加料回路預警系統(tǒng)內(nèi)部設有依次連接的短期預警判斷模塊、長期預警判斷模塊和管道壓力預警判斷模塊，所述加料回路預警系統(tǒng)用于加料系統(tǒng)進行短期、長期以及管道可能出現(xiàn)的故障進行分析，并對有規(guī)律性故障進行早期的預警提示，報警輸出模塊，用于輸出短期報警信號、長期報警信號和管道壓力報警信號。本發(fā)明根據(jù)其加料回路健康系數(shù)進行設備狀態(tài)早期預警，以便來調(diào)整設備保養(yǎng)清潔、定期維護的頻次，以增加設備平均故障間隔時間。
【專利說明】煙草加工過程加料回路在線狀態(tài)檢測系統(tǒng)及檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煙草加工過程加料回路在線狀態(tài)檢測系統(tǒng)及檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著工業(yè)的快速發(fā)展，各企業(yè)已經(jīng)開始運用全面規(guī)范化生產(chǎn)維護(TnPM)來保障設備正常運行，以達到最高的設備綜合效率(0EE)。預防性維修是開展全面規(guī)范化生產(chǎn)維護的前提和保障。預防性維修為是指從預防醫(yī)學的立場出發(fā)，對設備的異狀進行早期發(fā)現(xiàn)和早期治療，力求從設備本身降低故障率，縮短修理時間、延長使用壽命，從而提高設備使用性能，降低維修運行費用。所以，在車間現(xiàn)有技術平臺上亟需建立一套設備在線預警機制，為全面規(guī)范化生產(chǎn)維護系統(tǒng)(TnPM)提供數(shù)據(jù)支持。
[0003]本領域技術人員急需解決的技術問題是:目前煙草行業(yè)加料設備，只是按照加料前秤的物料重量與加料比例計算出瞬時加料量進行施加香料，而沒有對加料系統(tǒng)進行長期運行的故障進行分析，并對有規(guī)律性故障進行早期的預警提示。

【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)檢測系統(tǒng)及檢測方法，本發(fā)明主要針對設備加料回路健康性進行研究，是基于統(tǒng)計學原理、利用加料泵頻率與流量強相關性的特點，以PLC技術和Intouch信息為平臺，對加料回路的健康性的趨勢進行分析預測，根據(jù)其加料回路健康系數(shù)進行設備狀態(tài)早期預警，以便來調(diào)整設備保養(yǎng)清潔、定期維護的頻次，以增加設備平均故障間隔時間(mean time betweenfailures;MTBF)o
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案:
[0006]煙草加工過程加料回路在線狀態(tài)檢測系統(tǒng)，包括:
[0007]加料管道壓力檢測傳感器，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，安裝在加料管路中，用于測量瞬時加料流量；
[0009]加料前皮帶秤，安裝在加料機前，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傳感器、加料回路流量計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警輸出裝置連接；所述PLC控制器對于加料系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障進行設定時間的短期預警、設定時間的長期預警以及管道壓力預警；
[0011]報警輸出裝置，用于輸出報警信號。
[0012]上述系統(tǒng)所采用的檢測方法，包括以下步驟:
[0013]步驟(I):利用往年加料系統(tǒng)的設備故障記錄，推斷加料系統(tǒng)的設備故障記錄的分布函數(shù)；所述設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):計算平均故障間隔時間；
[0015]步驟(3):根據(jù)加料系統(tǒng)實際監(jiān)測的加料泵輸出值、加料平均流量和加料管道的壓力值進行多元回歸實驗，利用minitab進行最佳子集回歸，得到加料回路的數(shù)據(jù)模型；
[0016]步驟(4):將瞬時加料流量分別與加料回路的數(shù)據(jù)模型進行運算分析，得到相應的短期加料回路健康系數(shù)、長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)超過設定時間的短期預警標準范圍，就輸出短期預警信號；
[0018]步驟(4-2):如果長期加料回路健康系數(shù)超過設定時間的長期預警標準范圍，就輸出長期預警信號；
[0019]步驟(4-3):如果管道壓力超過管道壓力預警標準范圍，就輸出管道壓力預警信號。
[0020]所述步驟(1)的具體步驟為:
[0021]利用設備故障記錄對設備故障記錄的分布進行估計和推斷，然后對確定分布的設備故障記錄進行估計，從而對可靠性特征量作出估計，所述設備故障記錄包括設備故障記錄名稱、設備運行時間、加料回路故障次數(shù)、每次故障間隔的時間；所述設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獲得的數(shù)據(jù)，采用最小一乘法，對指數(shù)分布、威布爾分布和正態(tài)分布三種分布進行擬合，找出擬合度最佳的分布函數(shù)，對擬合度最佳的分布函數(shù)進行假設檢驗，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，采用最小一乘估計出相關參數(shù)值，則得到相應的失效時間T (i)的函數(shù)值Fj (T (i))，再利用中位秩求的對應于T (i)的分布函數(shù)累計失效概率的估計值Fi，記:
[0026]Aj =E I Fj (T(I))-Fi
[0027]式中，T(i)為第i個失效時間；i=l，2，…，n ;j為分布函數(shù)類別；
[0028]則最小Aj對應的分布為初步統(tǒng)計推斷的分布函數(shù)，然后進行假設檢驗，確定分布函數(shù)，再估計相關的可靠性特征量。
[0029]所述步驟(2)的具體步驟為:

{ 2T__2T '
[0030]根據(jù)定時截尾(雙尾檢驗)區(qū)間估計公式TTivZI' y2,得出平均故障間
I/
隔時間的區(qū)間估計，進而得到平均故障間隔時間；T=試驗截尾時間；r=在時刻T累積的故障數(shù)；r=預定的故障數(shù)；a =0.05可接受的錯誤風險；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)瞬時加料流量計算得出，所述瞬時加料流量利用加料回路流量計采集，所述加料管道的壓力值利用加料管道壓力檢測傳感器采集；
[0032]所述步驟(3)的具體步驟為:在加料回潮機進行加料泵輸出值、加料平均流量和壓力管路的多元回歸實驗，利用minitab統(tǒng)計分析軟件進行最佳子集回歸，得到回歸方程，從而對回歸方程進行分析得到殘差圖，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)學模型中得到數(shù)學模型預測值，所述加料平均流量為設定時間內(nèi)的流量的平均值，所述加料泵輸出值為隨機選取。
[0033]所述步驟(4-1)的步驟為:
[0034]
【權利要求】
1.煙草加工過程加料回路在線狀態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征是，包括: 加料管道壓力檢測傳感器，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，安裝在加料管路中，用于測量瞬時的加料量； 加料前皮帶秤，安裝在加料機前，用于采集加料泵輸出值； PLC控制器，接收加料管道壓力檢測傳感器、加料回路流量計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警輸出裝置連接；所述PLC控制器對于加料系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障進行設定時間的短期預警、設定時間的長期預警以及管道壓力預警； 報警輸出裝置，用于輸出報警信號。
2.如權利要求1所述系統(tǒng)所采用的檢測方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟(1):利用往年加料系統(tǒng)的設備故障記錄，推斷加料系統(tǒng)的設備故障記錄的分布函數(shù)；所述設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):計算平均故障間隔時間； 步驟(3):根據(jù)加料系統(tǒng)實際監(jiān)測的加料泵輸出值、加料平均流量和加料管道的壓力值進行多元回歸實驗，利用minitab進行最佳子集回歸，得到加料回路的數(shù)據(jù)模型； 步驟(4):將瞬時加料流量分別與加料回路的數(shù)據(jù)模型進行運算分析，得到相應的短期加料回路健康系數(shù)、長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)超過設定時間的短期預警標準范圍，就輸出短期預警信號； 步驟(4-2):如果長期加料回路健康系數(shù)超過設定時間的長期預警標準范圍，就輸出長期預警信號； 步驟(4-3):如果管道壓力超過管道壓力預警標準范圍，就輸出管道壓力預警信號。
3.如權利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(1)的具體步驟為: 利用設備故障記錄對設備故障記錄的分布進行估計和推斷，然后對確定分布的設備故障記錄進行估計，從而對可靠性特征量作出估計，所述設備故障記錄包括設備故障記錄名稱、設備運行時間、加料回路故障次數(shù)、每次故障間隔的時間。
4.如權利要求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獲得的數(shù)據(jù)，采用最小一乘法，對指數(shù)分布、威布爾分布和正態(tài)分布三種分布進行擬合，找出擬合度最佳的分布函數(shù)，對擬合度最佳的分布函數(shù)進行假設檢驗，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，采用最小一乘估計出相關參數(shù)值，則得到相應的失效時間T (i)的函數(shù)值Fj (T (i))，再利用中位秩求的對應于T (i)的分布函數(shù)累計失效概率的估計值Fi，記: Aj =E Fj(T(I))-Fi 式中，T(i)為第i個失效時間；i=l,2,…，n ；j為分布函數(shù)類別； 則最小Aj對應的分布為初步統(tǒng)計推斷的分布函數(shù)，然后進行假設檢驗，確定分布函數(shù)，再估計相關的可靠性特征量。
6.如權利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(2)的具體步驟為:根據(jù)定時截尾區(qū)間估計公式
7.如權利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(3)的具體步驟為:在加料回潮機進行加料泵輸出值、加料平均流量和壓力管路的多元回歸實驗，利用minitab統(tǒng)計分析軟件進行最佳子集回歸，得到回歸方程，從而對回歸方程進行分析得到殘差圖，從殘差圖中得到加料回路的數(shù)據(jù)模型；從數(shù)學模型中得到數(shù)學模型預測值，所述加料平均流量為設定時間內(nèi)的流量的平均值，所述加料泵輸出值為隨機選取。
8.如權利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(4-1)的短期預警的公式為:
9.如權利要求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)增長曲線對若干批次的瞬時加料流量的殘差平均值進行擬合得出指數(shù)增長模型n2(t)，每一批次的瞬時加料流量的殘差平均值的計算公式為
10.如權利要求2所述方法，其特征是，所述步驟(4-3)的管道壓力回路預警的具體步驟為:據(jù)管道壓力的均值標準差圖Xbar-s，如果實時檢測的管道壓力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)出報警；所述上控制線的計算公式為UCL=Xbar+A3S ;所述下控制線的計算公式為LCL=Xbar_A3S。
【文檔編號】G05B19/418GK103616878SQ201310643553
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權日:2013年12月3日
【發(fā)明者】孟科峰, 段三青, 李松, 霍煥瀟, 董永智 申請人:山東中煙工業(yè)有限責任公司