丙烯聚合生产数据检测及故障诊断系统及方法

摘要

一种丙烯聚合生产数据检测及故障诊断系统，包括与丙烯聚合生产过程连接的现场智能仪表、DCS系统以及上位机，所述的DCS系统由数据接口、控制站、数据库构成；智能仪表、DCS系统、上位机依次相连，所述的上位机包括标准化处理模块、主元分析模块、残差分析模块、信号采集模块、待诊断数据确定模块以及故障判断模块。以及提出了一种故障诊断方法。本发明提供一种能够实现在线测量熔融指数、能够得到良好的诊断效果、有效减小误报率的丙烯聚合生产数据检测及故障诊断系统及方法。

主权项

1、一种丙烯聚合生产数据检测及故障诊断系统，包括与丙烯聚合生产过程连接的现场智能仪表、DCS系统以及上位机，所述的DCS系统由数据接口、控制站、数据库构成；智能仪表、DCS系统、上位机依次相连，其特征在于：所述的上位机包括：标准化处理模块，用于对数据库中采集系统正常时关键变量的数据进行标准化处理，各变量的均值为0，方差为1，得到输入矩阵X，采用以下过程来完成：1)计算均值：$\overline{\mathrm{TX}}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\mathrm{TX}}_i,...\left(1\right)$ 2)计算方差：${\sigma }_x^2=\frac{1}{N-1}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}({\mathrm{TX}}_i-\overline{\mathrm{TX}}),...\left(2\right)$ 3)标准化：$X=\frac{\mathrm{TX}-\overline{\mathrm{TX}}}{{\sigma }_x},...\left(3\right)$ 其中，TX为训练样本，N为训练样本数，TX为训练样本的均值；主元分析模块，用于进行主元分析提取主成分，依照设置的主元方差提取率，采用协方差奇异值分解的方法，采用以下步骤来实现：①计算X的协方差阵，记为∑X；②对∑X进行奇异值分解，得到特征根λ1，λ2，...，λp，其中λ1≥λ2≥...≥λp，对应的特征向量矩阵为U；③计算总方差和每个特征值对应的方差贡献率，按各个特征值的方差贡献率从大到小累加直到总的方差贡献率达到给定值，记选取个数为k；④选取特征向量矩阵U的前k列，作为变换矩阵T；⑤计算主元，通过式子F＝T×X计算得到主元F；残差分析模块，用于计算残差分析控制限，设置检验水平为α，控制限按下式(4)计算：$Q_{\alpha }={\theta }_1{[\frac{C_{\alpha }{h}_0\sqrt{2{\theta }_2}}{{\theta }_1}+1+\frac{{\theta }_2{h}_0(h_0-1)}{{\theta }_2}]}^{\frac{1}{h_0}}...\left(4\right)$ 式中：${\theta }_i=\underset{j=k+1}{\overset{n}{\Sigma }}{\lambda }_j^i,i=\mathrm{1,2,3}$ $h_0=1-\frac{2{\theta }_1{\theta }_3}{3{\theta }_2^2}$ λi是X协方差矩阵的特征值，Cα是正态分布置信度为α的统计；信号采集模块，用于设定每次采样的时间间隙，采集现场智能仪表的信号；待诊断数据确定模块，用于将采集的数据传送到DCS实时数据库中，在每个定时周期从DCS数据库的实时数据库中，得到最新的变量数据作为待诊断数据VX；故障诊断模块，用于对待检测数据VX用训练时得到的TX和σx 2进行标准化处理，并将标准化处理后的数据作为主元分析模块的输入，用训练时得到的变换矩阵T对输入进行变换，变换后矩阵输入到残差分析模块，计算输入数据的Q统计量，若Q＜Qα，判定样本点Q统计正常，过程对象正常；若Q＞Qα，判定样本点Q统计异常，过程对象出现故障。