【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及聚丙烯生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種hypol工藝的故障樣本生成方法和裝置、設(shè)備、介質(zhì)，尤其涉及一種針對hypol工藝生產(chǎn)聚丙烯的故障樣本生成方法和裝置、設(shè)備、介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、聚丙烯是一種重要的化工產(chǎn)品，其在各個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用和重要的地位。但其工藝機理復(fù)雜、工況多變且生產(chǎn)工藝需要高精度的參數(shù)作為基礎(chǔ)，一旦發(fā)生故障，某些控制變量超出控制范圍將極易導(dǎo)致爆炸等安全生產(chǎn)事故，因此實時對聚丙烯工藝故障監(jiān)測診斷尤為重要。
2、目前對聚丙烯工藝故障診斷的方法常常從裝置入手，通過對設(shè)備振動頻譜的分析來判斷設(shè)備故障這類型，但對于流程行業(yè)來說不僅機械設(shè)備本身會發(fā)生故障在物料輸送、傳熱、傳質(zhì)以及反應(yīng)的過程中工藝本身也會因為某些因素發(fā)生故障，這通過設(shè)備振動情況是很難發(fā)現(xiàn)的。從工藝生產(chǎn)數(shù)據(jù)角度入手通過機器學(xué)習(xí)等手段可有效解決這一問題，但是由于流程行業(yè)的特殊性一般很難收集到足夠多的故障數(shù)據(jù)對機器學(xué)習(xí)模型進行訓(xùn)練，由于工藝的復(fù)雜性很難建立嚴(yán)格的仿真模型來對故障數(shù)據(jù)進行研究。
3、如cn101046687a公開了一種工業(yè)聚丙烯生產(chǎn)熔融指數(shù)檢測故障診斷系統(tǒng)，包括與工業(yè)過程對象連接的現(xiàn)場智能儀表、dcs系統(tǒng)以及上位機，所述的dcs系統(tǒng)由數(shù)據(jù)接口、控制站、數(shù)據(jù)庫構(gòu)成；智能儀表、dcs系統(tǒng)、上位機依次相連，所述的上位機包括標(biāo)準(zhǔn)化處理模塊、小波分解模塊、主元分析功能模塊、小波重構(gòu)功能模塊、支持向量機分類器功能模塊以及故障判斷模塊。
4、綜上可知，現(xiàn)有技術(shù)中僅是對熔融指數(shù)檢測故障進行分析，仍存在一定的局限性，無法滿足對
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種hypol工藝的故障樣本生成方法和裝置、設(shè)備、介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)無法對聚丙烯生產(chǎn)中各類故障進行有效監(jiān)測診斷的缺陷。
2、為達此目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種hypol工藝的故障樣本生成方法，所述故障樣本生成方法包括：
4、s1、建立基于全混流反應(yīng)器聚丙烯工藝的動態(tài)數(shù)學(xué)模型；
5、s2、通過混沌粒子群優(yōu)化算法對動態(tài)數(shù)學(xué)模型的未知參數(shù)進行辨識，得到動態(tài)機理模型，之后依據(jù)動態(tài)機理模型得到聚丙烯工藝典型故障樣本數(shù)據(jù)；
6、s3、利用生成式對抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對聚丙烯工藝典型故障樣本數(shù)據(jù)進行預(yù)訓(xùn)練，得到預(yù)訓(xùn)練模型；
7、s4、將實際生產(chǎn)的故障樣本數(shù)據(jù)輸入預(yù)訓(xùn)練模型中，得到對應(yīng)產(chǎn)線的故障樣本數(shù)據(jù)。
8、本專利技術(shù)提供的故障樣本生成方法，根據(jù)聚丙烯工藝管路故障、傳熱故障、傳質(zhì)故障以及反應(yīng)故障的機理利用機理模型生成足夠的指定類型的故障數(shù)據(jù)，通過生成式對抗網(wǎng)絡(luò)進行預(yù)訓(xùn)練，最后利用少量實際生產(chǎn)中的故障數(shù)據(jù)對模型進行微調(diào)，最后得到可以生成指定故障類型的故障樣本生成器。本方法不僅可以生成無限制的生成不同種類的指定故障數(shù)據(jù)，并且與一般機理模型相比精度更高、生成數(shù)據(jù)范圍更廣、更接近實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
9、作為本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述動態(tài)數(shù)學(xué)模型包括：物料平衡關(guān)系、能量平衡關(guān)系和熔融指數(shù)。
10、作為本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述物料平衡關(guān)系包括漿液固含量f關(guān)系式、氫氣濃度關(guān)系式和丙烯單體濃度cp關(guān)系式。
11、優(yōu)選地，所述漿液固含量f關(guān)系式如下式：
12、
13、rp＝αpffccpvl
14、式中，f為漿液中固體部分體積分率，％；t為時間，min；ic為催化劑加料速度，kg/min；rp為丙烯聚合速率，kg/min；w為出料速率，m3/min；vl為漿液部分體積，m3；ρs為聚合物粒子密度，kg/m3；fc為聚合物中催化劑質(zhì)量分率，％；ip為丙烯單體進料速度，kg/min；ρp為丙烯密度，kg/m3；ρc為催化劑密度；ρpp為聚丙烯密度，kg/m3；αp為與丙烯速率消耗相關(guān)的反應(yīng)常數(shù)，kg/(mol·min)。
15、優(yōu)選地，所述氫氣濃度關(guān)系式如下式：
16、
17、式中，為氣相部分氫氣濃度，％；為氫氣進料速度，kg/min；為與氫氣消耗速率有關(guān)的常數(shù)，kg/min；mh為氫氣相對分子質(zhì)量，kg/mol；為與氫氣溶解相關(guān)的常數(shù)；p為反應(yīng)釜內(nèi)壓力，pa；vg為反應(yīng)釜內(nèi)氣相部分體積，m3；cp為丙烯單體濃度，mol/m3；vl為反應(yīng)釜內(nèi)液相部分體積，m3。
18、優(yōu)選地，所述丙烯單體濃度cp關(guān)系式如下式：
19、
20、cp＝1/vs
21、式中，vs為溫度t時飽和丙烯液體分子體積，m3；r為氣體常數(shù)，j/(k·mol)；tc為丙烯臨界溫度，k；pc為丙烯臨界壓力，pa；zra為經(jīng)驗參數(shù)，tr為丙烯的對比溫度。
22、優(yōu)選地，所述能量平衡關(guān)系包括反應(yīng)溫度關(guān)系式、循環(huán)水出口溫度關(guān)系式和冷卻水出口溫度關(guān)系式。
23、優(yōu)選地，所述反應(yīng)溫度關(guān)系式如下式(8)：
24、
25、式中，ρp,g為氣相丙烯密度，kg/m3；cm為氣相平均熱熔；ρp,l為液相丙烯密度，kg/m3；cp,l為液相丙烯熱熔，j/(kg·k)；cp,s為混合固體熱熔，j/(kg·k)；t為反應(yīng)溫度，k；-δhr為丙烯聚合熱，j/mol；mp為丙烯分子量，kg/mol；tp,i為進料溫度，k；tr為參考溫度，k；kj為夾套傳熱系數(shù)，j/(min·m2·k)；a為夾套傳熱面積，m2；tj,o為夾套循環(huán)水出口溫度，k；gv為蒸汽流量，mol/min；k為蒸汽到冷凝器質(zhì)量分?jǐn)?shù)；δhvm為丙烯汽化焓，j/mol；tre為冷凝器熱流出口溫度，k。
26、優(yōu)選地，所述循環(huán)水出口溫度關(guān)系式如下式：
27、
28、式中，vj為夾套體積，m3；ρj為夾套冷卻水密度，kg/m3；cj為夾套熱熔，j/(kg·k)；ij為夾套水流量，kg/m3；tj,in為夾套冷流進口溫度，k。
29、優(yōu)選地，所述冷卻水出口溫度關(guān)系式如下式：
30、
31、式中，ρl為漿液密度，kg/m3；cl為漿液熱熔，j/(kg·k)；il為漿液流量，kg/min；tl,o為冷凝器冷卻水出口溫度，k；tl,i為冷凝器冷卻水進口溫度，k。
32、優(yōu)選地，所述熔融指數(shù)mfr如下式：
33、mfr＝mwc-3.36×1018.56
34、
35、式中，kp為丙烯聚合常數(shù)；γs為催化劑活性中心上丙烯單體的吸附因子；為向氫的鏈轉(zhuǎn)移速率1/min；mwc為累積分子；q為聚丙烯多分散指數(shù)。
36、作為本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述混沌粒子群優(yōu)化算法中含有tent混沌映射。
37、優(yōu)選地，所述辨識中需要辨識的模型參數(shù)包括：與丙烯速率消耗相關(guān)的反應(yīng)常數(shù)αp、與氫氣消耗速率有關(guān)的常數(shù)與氫氣溶解相關(guān)的常數(shù)經(jīng)驗參數(shù)zra、丙烯聚合常數(shù)kp、向氫的鏈轉(zhuǎn)移速率
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【技術(shù)保護點】
1.一種Hypol工藝的故障樣本生成方法，其特征在于，所述故障樣本生成方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述的故障樣本生成方法，其特征在于，所述動態(tài)數(shù)學(xué)模型包括：物料平衡關(guān)系、能量平衡關(guān)系和熔融指數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的故障樣本生成方法，其特征在于，所述物料平衡關(guān)系包括漿液固含量F關(guān)系式、氫氣濃度關(guān)系式和丙烯單體濃度Cp關(guān)系式；
4.如權(quán)利要求1所述的故障樣本生成方法，其特征在于，所述混沌粒子群優(yōu)化算法中含有Tent混沌映射；
5.如權(quán)利要求1所述的故障樣本生成方法，其特征在于，所述依據(jù)動態(tài)機理模型得到聚丙烯工藝典型故障樣本數(shù)據(jù)包括：將聚丙烯工藝中的典型故障數(shù)據(jù)利用動態(tài)機理模型進行仿真模擬，得到聚丙烯工藝典型故障樣本數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的故障樣本生成方法，其特征在于，所述預(yù)訓(xùn)練前對聚丙烯工藝典型故障樣本數(shù)據(jù)進行歸一化處理。
7.如權(quán)利要求1所述的故障樣本生成方法，其特征在于，所述預(yù)訓(xùn)練包括將聚丙烯工藝典型故障樣本數(shù)據(jù)與故障類型標(biāo)簽作為信息輸入生成器與判別器，得到預(yù)訓(xùn)練模型；
8.一種Hypo
9.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括：
10.一種計算機存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機存儲介質(zhì)中存儲有計算機可執(zhí)行指令，所述計算機可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項所述的Hypol工藝的故障樣本生成方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種hypol工藝的故障樣本生成方法，其特征在于，所述故障樣本生成方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述的故障樣本生成方法，其特征在于，所述動態(tài)數(shù)學(xué)模型包括：物料平衡關(guān)系、能量平衡關(guān)系和熔融指數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的故障樣本生成方法，其特征在于，所述物料平衡關(guān)系包括漿液固含量f關(guān)系式、氫氣濃度關(guān)系式和丙烯單體濃度cp關(guān)系式；
4.如權(quán)利要求1所述的故障樣本生成方法，其特征在于，所述混沌粒子群優(yōu)化算法中含有tent混沌映射；
5.如權(quán)利要求1所述的故障樣本生成方法，其特征在于，所述依據(jù)動態(tài)機理模型得到聚丙烯工藝典型故障樣本數(shù)據(jù)包括：將聚丙烯工藝中的典型故障數(shù)據(jù)利用動態(tài)機理模型進行仿真模擬，得到聚丙烯工藝...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魏良霄，席健，崔曉飛，關(guān)磊，王晗，
申請(專利權(quán))人：中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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