专利名称：高密度聚乙烯串级聚合反应过程故障预测方法
技术领域：
本发明是以生产牌号为9455F的高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE)串级聚合反应过程为对象，提出的一种涉及复杂过程工业的数据在线预处理、神经网络建模和可拓故障识别的方法。
背景技术：
随着高分子材料科学技术的飞跃进步，生产工艺的不断改进，在管道领域发生了一场革命性的进步，即“以塑带钢”。在这场革命中，高密度聚乙烯(High DensityPolyethylene,HDPE)管道因其具有极高的机械强度及高速的加工性能而倍受青睐，目前已广泛用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉、矿山细颗粒固体输送，以及油田、化工和邮电通讯等领域，特别在燃气输送上得到了普遍的应用。但是由于HDPE生产系统复杂的工艺结构，系统关键质量变量均需离线分析，生产过程中一旦某处发生微小的偏差，不能及时推断 出故障原因，大大影响了企业的生产效率。此外，由于是在系统出现问题后检修，所产生的废料为企业带来了巨大的损失，并且设备的带病工作甚至可能引起更加严重的损害。因此，研究应用先进技术解决HDPE生产过程中的故障预测问题，具有重要的理论意义和实际应用价值。可拓理论是我国科学家自主创立的一门以形式化模型研究事物拓展的可能性和开拓创新的规律，并用于处理矛盾问题的新学科，近几年来，在经济、管理、控制和决策中开展了研究和应用。其中，基元理论作为可拓学的逻辑细胞，从质与量、动作与关系上形式化的描述物、事、关系和特征；关联函数提出了经典域区间和节域区间概念，定义了点到经典域区间和节域区间的可拓距离，由此刻画了论域中的元素具有某种性质的程度；可拓变换以增删、扩缩、置换、分解4种基本变换，积、逆、或、与4种基本运算以及间接的传导变换方法为基础，形成了一套矛盾问题的推理方法。因此，本发明在通过人工神经网络建立聚乙烯产品质量指标预测模型的基础上，结合可拓理论建立定性与定量分析相结合的过程多维基元模型，计算各质量指标的报警程度，探索过程工艺参数、操作参数、设备参数等基元模型的发散性、相关性、蕴含性和可扩性，指导操作员提前对生产状况做出调整，为保证HDPE生产安全进行，减少企业损失提供了帮助。
发明内容
本发明的目的在于克服高密度聚乙烯(HDPE)串级聚合反应生产过程缺乏在线测量手段、聚合物质量控制困难大，将可拓理论应用于工业领域，构建面向复杂过程工业定量与定性分析相结合的多维基元模型，研究基于人工神经网络技术的反应过程预测模型，探索基于可拓推理的故障识别方法，提出方便、可靠、高效的HDPE过程故障预测方法，为企业提高产品质量、节约生产成本提供了技术支撑。本发明的特征在于，所采用的高密度聚乙烯串级聚合反应过程的故障预测方法依次包括了以下步骤
步骤(I)，构造一个高密度聚乙烯串级聚合反应的故障预测网络所述的高密度聚乙烯串级聚合反应的故障预测网络含有管理服务器，多个操作站，中央控制室以及多个现场测点，其中管理服务器设有供预测用的故障数据集，多个现场测点分为流量测量，使用电磁流量计；温度测量，使用热电偶温度计；压力测量，使用波纹管压力计，中央控制室，整个HDPE反应过程的控制、监督、管理中枢，内设有中控制计算机，并通过操作站以读取现场测点中的信息，多个操作站，每个操作站设有工程师用的PC机，所述管理服务器，中央控制室，各个操作站通过一个通信网络互连，所述的中央控制室内设有中央控制计算机，通过故障预测方法把所预测的高密度聚乙烯聚合反应的未来状态和可能发生的故障通过通信网络显示于各工程师的PC机上；步骤(2)，所述中央控制计算机初始化设定各检测变量^输入端，i = 1，2，…，I, I = 17 ；相对于第一反应器，设有第一反应器乙烯进料流量输入端，第一反应器氢气进料流量《1%输入端，第一反应器催化剂进料流量《 %输入端，第一反应器温度《1%输入端，第一反应器压力《%输入端，第一反应器乙烯分压％输入端，第一反应器氢气乙烯分压比知,输入端，相对于第二反应器，设有第二反应器乙烯进料流量％,输入端，第二反应器催化剂进料流量输入端，第二反应器温度》!^输入端，第二反应器压力~,输入端，第二反应器乙烯分压输入端，第二反应器氢气乙烯分压比R,,,,输入端，第二反应器闪蒸罐压力So14输入端，还设有，影响所述第二反应器密度P的参数输入端，第二反应器丁烯进料流量％15输入端，第二反应器回收的丁烯流量JIdi6输入端，第二反应器气相丁烯分压比1^ 输入端，所述的检测变量1 - 影响作为第一个质量指标的第一反应器熔融指数MI1,统称第一反应器熔融指数特征基元^的影响因素，所述的检测变量&影响作为第二个质量指标的第二反应器熔融指数MI2，统称第二反应器熔融指数特征基元^的影响因素，所述的检测变量响作为第三个质量指标的第二反应器密度P，统称第二反应器密度特征基元知3的影响因素，所述的检测变量1 . ,…爲 }统称检测基元，采用基元模型表示为%( = iNhcb pIh)' I = i ··’,I·7 其中，Ni为各检测基兀名称，Ci为各检测的基兀的检测位号，为各检测基元的测量值的集合；步骤(3)，对当前在线预测时刻各基元的测量值％(进行预处理，设定采样周期Cs = 4小时，采样间隔Λ t为10分钟，读取17个现场观测点的采集值
权利要求
1.一种高密度聚乙烯串级聚合反应过程的故障预测方法，其特征在于，依次含有以下步骤 步骤(I)，构造一个高密度聚乙烯串级聚合反应的故障预测网络 所述的高密度聚乙烯串级聚合反应的故障预测网络含有管理服务器，多个操作站，中央控制室以及多个现场测点，其中 管理服务器设有供预测用的故障数据集， 多个现场测点分为流量测量，使用电磁流量计；温度测量，使用热电偶温度计；压力测量，使用波纹管压力计， 中央控制室，整个HDPE反应过程的控制、监督、管理中枢，内设有中控制计算机，并通过操作站以读取现场测点中的信息， 多个操作站，每个操作站设有工程师用的PC机， 所述管理服务器，中央控制室，各个操作站通过一个通信网络互连，所述的中央控制室内设有中央控制计算机，通过故障预测方法把所预测的高密度聚乙烯聚合反应的未来状态和可能发生的故障通过通信网络显示于各工程师的PC机上； 步骤(2)，所述中央控制计算机初始化 设定各检测变量&,输入端，i = 1，2，…，I，I = 17 ; 相对于第一反应器，设有 第一反应器乙烯进料流量《01输入端， 第一反应器氢气进料流量^^输入端， 第一反应器催化剂进料流量知3输入端， 第一反应器温度/^输入端， 第一反应器压力知5输入端， 第一反应器乙烯分压/^,输入端， 第一反应器氢气乙烯分压比知7输入端， 相对于第二反应器，设有 第二反应器乙烯进料流量馬>8输入端， 第二反应器催化剂进料流量％.,输入端， 第二反应器温度知 输入端， 第二反应器压力^^.输入端， 第二反应器乙烯分压R0Jt入端， 第二反应器氢气乙烯分压比输入端， 第二反应器闪蒸罐压力^ 输入端， 还设有，影响所述第二反应器密度P的参数输入端， 第二反应器丁烯进料流量知 输入端， 第二反应器回收的丁烯流量输入端， 第二反应器气相丁烯分压比知 输入端， 所述的检测变量^.广影响作为第一个质量指标的第一反应器熔融指数MI1，统称第一反应器熔融指数特征基元的影响因素，卜 所述的检测变量/ 影响作为第二个质量指标的第二反应器熔融指数MI2,统称第二反应器熔融指数特征基元％的影响因素，
全文摘要
高密度聚乙烯串级聚合反应过程故障预测方法应用于HDPE生产技术领域，其特征在于，结合可拓理论，建立定量与定性分析相结合的过程多维基元模型，探索过程工艺参数、操作参数、设备参数等基元模型的发散性、相关性、蕴含性和可扩性，重点研究基于可拓推理的故障识别策略，并结合人工神经网络技术建立反应过程模型，提高故障预测性能，最终形成了一套关于生产牌号为9455F的HDPE串级聚合反应过程的故障预测方法。该发明具有表示方式灵活、推理能力强、用户使用要求低、管理方便的特点，为保证HDPE生产的安全进行、提高聚合物产品质量提供了帮助。
文档编号G06N3/02GK102759602SQ20121022554
公开日2012年10月31日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者刘辛新, 史晟辉, 彭荻, 徐圆, 朱群雄, 李芳 , 林晓勇, 王艳清, 耿志强, 陈彦京 申请人:北京化工大学