[發明專利]一種基于慢特征回歸分析的聚丙烯產品質量實時監測方法

有效

• 申請號: 202110440191.3
• 申請日: 2021-04-18
• 公開（公告）號: CN113191614B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 陳勇旗;陳楊;趙煒濤
• 申請（專利權）人: 寧波大學科學技術學院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06K9/62;G06Q50/04
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種基于慢特征回歸分析的聚丙烯產品質量實時監測方法，旨在分析出聚丙烯工業過程數據中與產品質量相關，且呈緩慢變化的慢特征，進而實現對聚丙烯產品質量是否異常的間接監測。具體來講，首先針對聚丙烯工業過程常規采樣數據實施慢特征分析，得到相應的多個慢特征；其次，本發明方法結合使用偏最小二乘算法建立慢特征與聚丙烯熔融指數間的回歸模型，從而進一步將慢特征轉換成與產品質量顯著相關的慢特征；最后，利用與產品質量顯著相關的慢特征實施聚丙烯產品質量的間接監測。本發明方法使用與聚丙烯產品質量相關的慢特征來間接實現對聚丙烯產品質量的監測，不僅能實現高頻率的實時監測，而且還能決策異常是否會影響聚丙烯產品質量。

技術領域

本發明涉及一種異常檢測方法，特別涉及一種基于慢特征回歸分析的聚丙烯產品質量實時監測方法。

背景技術

自從1957年丙烯聚合工業投入商業化以來，丙烯聚合催化劑和相關公益技術的進步，使聚丙烯成為全世界最有活力的聚合物之一。經過70～80年代高活性催化劑的推廣使用，丙烯聚合工業的工藝技術得到了很大了發展，同時也使裝置的投資和生產成本不短下降，企業效益不斷增多。近年來，國內外多數企業已經淘汰了傳統的溶劑淤漿聚合工藝，取而代之的是氣相和本體聚合工藝。該工藝生產的聚丙烯產品品種多、牌號全、白度高、光學性能好、揮發性和灰分含量低、產品質量優異，不需進一步處理就能達到全部質量要求。由于聚丙烯的牌號取決于熔融指數，因此聚丙烯產品質量是與熔融指數直接相關的。簡單來講，監測聚丙烯產品質量就是監測聚丙烯熔融指數。

監測聚丙烯產品的質量是否達標最簡單的方式莫過于直接實時測量聚丙烯的熔融指數。然而，我國目前測量聚丙烯熔融指數的測量技術都是通過在線取樣和離線分析化驗得到。因此，通過實時測量聚丙烯的熔融指數實現聚丙烯產品質量的監測存在嚴重的滯后性問題，不能及時根據聚丙烯產品質量的異常變化來調控生產流程。相對于熔融指數的長測量周期，聚丙烯工藝流程中諸如溫度、壓力、流量等數據信息在先進測量儀表與計算技術的幫助下可實現高頻率的測量，這些常規測量變量對應的海量數據為間接實施聚丙烯產品質量的監測提供了充實的數據基礎。

通常而言，為了維持聚丙烯產品質量穩定不變，需要保障其整個生產過程的狀態維持現狀基本不變。雖然通過機理分析或者技術人員的經驗知識，可以大致區分出能直接影響聚丙烯產品質量的測量變量，但是這些信息畢竟是大致上的，無法做到精確的區分。而從數據驅動的角度出發，可以實現不依賴這些大致經驗知識確定出與聚丙烯產品質量相關的特征，從而通過監測相關特征的變化來反應聚丙烯產品是否出現異常。此外，考慮到聚丙烯工業生產過程的平穩性，其測量數據中包含一些非常關鍵的呈緩慢變化趨勢的特征，這些特征能反應出聚丙烯生產過程的本質，對于間接實施聚丙烯產品質量的監測有較大的助益。

發明內容

本發明所要解決的主要技術問題是：如何分析出聚丙烯工業過程數據中與產品質量相關且呈緩慢變化的慢特征，從而通過這些慢特征實現對聚丙烯產品質量是否異常的間接監測。具體來講，本發明方法首先針對聚丙烯工業過程常規采樣數據實施慢特征分析，得到相應的多個慢特征；其次，本發明方法結合使用偏最小二乘算法建立慢特征與聚丙烯熔融指數間的回歸模型，從而進一步將慢特征轉換成與產品質量顯著相關的慢特征；最后，利用與產品質量顯著相關的慢特征實施聚丙烯產品質量的間接監測。

本發明方法解決上述問題所采用的技術方案為：一種基于慢特征回歸分析的聚丙烯產品質量實時監測方法，包括以下步驟：

步驟(1)：確定聚丙烯生產過程的測量變量，具體包括四個反應器的28個測量變量；其中，第一反應器和第二反應器是液相連續攪拌反應器，第三反應器和第四反應器是氣相流化床反應器，每個反應器所屬的7個測量變量依次是：反應器溫度，反應器壓力，反應器液位，氫氣進料流量，丙烯進料流量，催化劑進料流量，和回流流量。

步驟(2)：根據確定的測量變量，連續采集N個采樣時刻的樣本數據后，將相應的樣本數據存儲為一個N×28維的數據矩陣X；與此同時，每間隔2小時采樣分析得到第四反應器聚丙烯產品的熔融指數，并將熔融指數對應的n個數據存儲為一個n×1維的數據向量y。