在线质量控制（通用9篇）
在线质量控制 篇1
摘要：结合工程实例, 对在线液压管道内部酸洗、冲洗清洁度不够等影响设备生产运行问题进行了分析, 得出脱脂液、酸洗液的配制质量和管线临时酸洗回路的连接方式是影响在线液压管道酸洗质量的主要因素, 为液压管道在线酸洗质量控制提供了依据。
关键词：液压管道,在线酸洗,压力,温度,流速
本工程为青海平安高精铝板带工程, 主要酸洗部位为已安装1号、2号轧机低压液压系统、中央油润滑系统;重卷机组、1号拉弯矫直机组、2号拉弯矫直机组、薄带剪切机、纵切机组的液压系统, 9个系统共计3万多米管道。系统所使用的管材在制造、运输、贮存及安装中都会不可避免的产生轧制鳞片、油污泥沙、锈层及各种氧化物等污垢, 尤其在设备安装不到位的情况下, 会导致长期安装完毕的管道内部发生锈蚀。在这种情况下, 根据设计和工艺性能要求, 我们就需要对安装的管道进行在线酸洗。
1) 管道内部清洁若达不到要求, 将直接破坏设备的阀门等精密部件, 最终破坏整个工艺过程, 影响正常的生产。因此, 在管道安装完成后, 需对系统进行彻底的清洗, 将管道内部的污垢和杂质清除, 使管道的内表面达到合乎要求的清洁度, 为安全正常生产创造良好的条件。2) 对于管道施工, 酸洗和油冲洗一直是困扰施工单位的难题。而在线酸洗过程具有不可见性, 难度更大, 若采用方法不当, 冲洗数月都达不到清洁度的要求, 影响工程正常的调试及生产。因此, 为保证管道安装及酸洗的质量, 根据实际情况对不合格的管道进行分析, 液压管道在线酸洗质量控制主要因素有:管道脱脂的质量、水冲洗的质量, 酸洗液的配制, 酸洗的时间, 酸洗温度的控制, 酸洗液在管道中的流速, 酸洗泵的压力, 短接管和酸洗机连接管的材质与连接方法, 酸洗后管道钝化和吹扫的质量, 成品保护措施。
项目施工人员就产生质量问题的原因, 组织成员开展了多次活动, 从各个方面进行了评判和确认, 分析产生的机理, 找出以上影响因素发生的原因和解决的办法, 并从人、机、料、法、环等五个方面进行了深入研讨, 严格控制管道酸洗的各个过程, 确保避免液压管道在线酸洗的质量缺陷。提高酸洗一次合格率, 达到本工程设定的质量目标, 并降低成本。具体如下:
1) 首先要完成液压管道酸洗、油冲洗的工艺评定, 有能力进行此项工作, 并有信心做好该项工作。2) 所有成员参与了本项目液压管道酸洗、油冲洗工艺评定及制定的全过程, 能够胜任液压管道在线酸洗工作。在正式酸洗前进行具体的现场模拟练习, 熟悉酸洗工艺, 能够确保管道酸洗的质量。3) 公司对本工程从人力和物力上都给予了大力的支持, 为项目部创造了良好的施工条件。4) 项目成员采用“头脑风暴法”对酸洗质量缺陷产生的原因进行了分析, 采取了以下措施:加强施工人员的责任心教育, 制定奖惩措施;上岗人员加强练习, 深入学习工艺要求, 严格按照工艺要求执行;加强施工人员的质量意识, 制定措施, 设专人进行督察和检查, 确保成品保护措施落到实处;酸洗结束, 把管道中残留液体必须吹扫干净, 保证不留死角和盲点;在本工程中为了保证酸洗的质量, 新购置了一台酸洗机, 其性能均能满足使用要求;各种计量表都经过表计专业校验部门校验, 且都在有效期内, 从而有效地保证了压力能调至施工要求的需要;管道酸洗过程中对温度有比较严格的要求, 一般必须保证在40℃左右。加热系统设有恒温自控元件, 保证温度在许可的范围;在本工程中我项目购买知名企业生产的原材料, 每种原材料都有可信的实验数据和证明性材料;本工程施工用水来自城市水网, 水质可以得到保证;脱脂液和酸洗液根据现场实验的方法可得出相关参数;根据管道锈蚀的程度, 决定酸洗的时间;酸洗顺序要和油冲洗的顺序一致。可根据情况正冲, 反冲, 确保每根管子, 每个死角都能够酸洗干净;管道中酸液的流速可根据酸洗机出口处管道上连通阀的开口大小调节;管线回路的连接方式和方法直接影响管线内酸洗液体的流动速度和形态, 最终影响酸洗质量。
通过要因确认, 现场试验我们得出以下结论:
1) 脱脂液的配制质量见表1。
2) 酸洗液配制质量见表2。
3) 临时回路的连接方式见图1。
酸洗回路连接在实际操作中, 对各种管道进行反复实践, 最终确定了经济适用的回路连接方式 (如图1所示) 。其中, 我们在循环回路P, T管线的始端位置增加了阀门, 通过阀门的开闭, 使液体在回路内部可以按照从P到T或者从T到P的方向流动。并针对液压管线支路较多的情况, 在每组支路的末端增加阀门, 通过阀门的开闭控制每组支线管路有目的、有针对性的进行冲洗, 在此回路中可保证管道内液体与管道内表面的充分接触, 确保在线酸洗时不留死角和盲点, 保证管道内部每处都能够彻底清除所有杂质, 提高了冲洗效率和效果。历经一个月时间所有在线酸洗工作结束。保证了青海平安高精铝已安装9个系统共计3万多米管道在线酸洗的质量。为后道工序油冲洗的一次成功和将来机组达标、创优提供了保障。同时对项目部今后在液压管道酸洗中积累了丰富的经验。经现场检查一次合格率达到98.2%, 综上所述影响液压管道在线酸洗质量的主要因素就是:脱脂液、酸洗液的配制质量和管线回路的连接方式。
在线质量控制 篇2
砂浆是由碳化硅和切割液按照适当的比例调配而成的，其配比决定了砂浆的密度。砂浆的配比，与硅片切割质量有直接关系。如果砂浆中碳化硅的量过多，容易在切割前期型槽碳化硅颗粒的堆积，硅片切割能力较强，因此入刀边缘硅片厚度较薄；随着切割的进行，堆积的碳化硅颗粒会难以进入锯缝，同时其阻力作用会导致线弓增大，而由于出入线口钢线会发生磨损，出线口钢线直径较小，因此切割后的硅片厚度值偏差较大。而如果砂浆中碳化硅的量过少，则会导致切割能力不足，出现切斜或锯痕片。因此，要根据实际情况调整切割液和碳化硅的比例。
砂浆也具有一定的粘度，粘度值主要由切割液的粘度决定。在硅片切割过程中，钢线在导轮槽内缠绕，通过导轮的转动形成互相平行的线网，砂浆通过浆料嘴流到线网上面，由于砂浆具有一定的粘度和悬浮性，砂浆中的碳化硅颗粒附着在钢线上，随着线网的转动不断对硅片进行磨削切割。因此，硅片加工过程中，实际起到切割作用的是碳化硅颗粒。碳化硅和悬浮液的相关参数
判断碳化硅质量的主要参数是：
（1）粒径。当前硅片厚度主流为180μm，硅片较薄，若粒径值过大，则会造成硅片表面划伤，影响硅片外观质量；同时，会加大硅片切割后的残余应力，易造成硅片崩边碎片。若粒径值小，则切割能力较弱。碳化硅的粒径分布越均匀，越集中，碳化硅的切割能力越强，切割质量越好。通常，我们用中粒径D50表征碳化硅粒径分布情况。
（2）圆度。碳化硅的圆度表示的是碳化硅棱角的锋利程度，即砂浆的切割能力。碳化硅棱角越尖锐，碳化硅的切割能力越强，但如果颗粒称长条状则在切割过程中易断裂，不利于切割。随着碳化硅对硅块的磨削碰撞，碳化硅的棱角会逐渐被磨圆，其切割能力也会随着下降。
（3）微粉含量。通常微粉是指粒径小于2μm的颗粒，由于微粉不具备切割能力，若砂浆中微粉含量过高，微粉颗粒会包裹在大的碳化硅颗粒表面，影响切割，因此砂浆中的微粉含量值越低砂浆质量越好。以1200#碳化硅为例，D50值范围为9.5±0.8μm，圆度系数值须小于0.905，微粉含量低于30%.切割液的主要成分是聚乙二醇，性能优良的切割液具有悬浮性、冷却性和易清洗性。由于砂浆中起切割作用的是碳化硅颗粒，为保证其能均匀悬浮在钢线上，必须保证切割液具有良好的悬浮性，使碳化硅较好地分散在钢线表面，同时保证碳化硅不会沉淀到底部。
由于切割过程中，碳化硅和硅块之间摩擦会产生大量热量，若这部分热量不能及时被带走，会造成硅片灼伤；同时温度会影响砂浆的粘度和密度，因此切割液须有良好的热传导性，保证砂浆良好的切割性能。切割完毕后，砂浆回附着在硅片表面，需要将硅片清洗干净，因此切割液须具有易清洗性能，保证硅片的外观质量。
判断切割液质量的主要参数是粘度、密度、水分含量和ph值。粘度是表征切割液性能的重要指标，它直接影响其悬浮性能及流动性，粘度值高，砂浆流动性差，无法将切割过程中产生的热量及时带走；粘度值低，则悬浮性差，碳化硅不能很好地悬浮分布在钢线上。切割液的密度决定了砂浆的切割能力，密度值低，则砂浆切割能力差；但密度值不能过高，否则会影响砂浆的粘度。
由于切割液能够百分之百溶于水，若切割液水含量高，会使得砂浆中的碳化硅颗粒连结在一起，分散性变差，影响切割能力。Ph值则表征了切割液的易清洗性能。对于新切割液，在25℃的温度条件下，粘度值范围为45-60mpas，密度范围为1.12-1.13 g/cm³，水含量为小于0.5%，ph值范围为5-7。需要注意的是，切割液具有很强的吸水性，要保证切割液的储存环境湿度范围低于60%.在线回收
砂浆是硅片切割的主要耗材，砂浆成本在硅片加工成本中占有较大比重。每次切割结束后，虽然碳化硅颗粒由于摩擦作用和破碎原因切割能力降低，且过程中产生较多微粉颗粒，但砂浆中仍然含有较多大颗粒碳化硅依然有较强的切割能力。
为能进一步降低硅片加工成本，对切割后的砂浆进行回收已成为行业的趋势。砂浆的回收方式有两种：在线回收和离线回收，其中，在线回收属于物理回收，离线回收属于化学回收。使用在线回收系统对砂浆进行在线回收的流程是：将切片后的旧砂浆收集到储存罐，经离心机实现固液分离，分离出可再利用的碳化硅，去除不具备切割能力的微粉颗粒和大部分切割液，碳化硅回收比例根据切割质量情况可以调整。分离出的碳化硅成胶块状，加入新的切割液调配至所需比重，即
为重液。调配后的重液加到新砂浆调配罐，按照比例添加一定量的新切割液和新碳化硅粉，经搅拌后达到新切割砂浆的比重要求，输送到砂浆供给罐内备用。
在线回收技术的优点是：使用在线回收设备可以在生产现场直接进行废砂浆回收处理，操作简便，在生产过程不需增加任何化学试剂,这样得到的砂浆能够保证原有的性质，保证砂浆质量，且可多次重复使用,同时免去了物流等中间环节。
由于在线回收过程是物理回收，该过程没有添加任何化学试剂，因此废砂浆中的碳化硅颗粒经过离心机离心后，不能有效将圆度值不同的碳化硅颗粒分离开，亦不能将微粉颗粒有效完全分离出来，且该部分微粉颗粒容易团聚在大颗粒碳化硅表面。砂浆的在线回收过程循环进行，部分碳化硅颗粒多次重复利用，因此做好在线回收砂浆的质量判断工作尤为重要。在线回收砂浆质量判断方法
判断在线回收砂浆的质量标准主要是通过检测砂浆的各项参数进行判断，其的参数主要包括：
（1）粘度。在线成品砂浆的粘度值范围通常为170-200pas（25℃），检测设备为欧美克粒度分析仪或其它有关设备。
（2）密度。在线回收砂浆的密度值为1.630-1.645 g/cm³.密度值高，砂浆的粘度也会相应升高，流动性变差，且不利于后期继续回收；密度值低则切割能力较差。
（3）微粉含量，砂浆的微粉含量值根据回收砂浆的比例不同而有所不同，通常小于6μm的微粉含量不要超过6%.（4）粒径。砂浆中碳化硅的D50值为9.5-10.3μm。
（5）圆度。砂浆中碳化硅的圆度系数范围为0.915-0.925。测量砂浆中碳化硅的微粉含量、圆度及粒径值使用马尔文粒度分析仪，传统的检测方法是将碳化硅溶于纯水中，但是由于切割液具有一定的粘度，检测时会有较多的微粉颗粒附着在大颗粒碳化硅表面，碳化硅颗粒会产生颗粒团聚的现象，粘连在一起，这样就会使得检测结果中粒径值偏大，微分含量比例偏小，而圆度值则没有了参考性，从而无法对砂浆质量作出判断依据。一种新的检测方法是：
（1）使用电子天平称取0.15±0.02g的砂浆放到10mL的量杯中（量杯不宜大）；
（2）使用胶头滴管向量杯中添加4mL酒精，目的是使切割液的分子链断开，避免切割液的粘性作用使颗粒粘连；
（3）再使用胶头滴管向量杯中添加4mL纯水；
（4）然后使用胶头滴管向量杯中滴1mL浓度为0.1%的P40试剂，主要作用是减少碳化硅颗粒的团聚现象，之后将溶液充分搅拌均匀；
（5）将盛有溶液的量杯放入超声波清洗机（25kHZ）内超声30秒钟，然后再次将溶液搅拌均匀（在此过程中不断用胶头滴管吸取溶液防止碳化硅颗粒沉积杯底），即可开始测量。
（6）检测结果以体积计。小结
在线质量控制 篇3
轿车车身结构和制造工艺复杂,对制造精度要求较高。对我国很多企业来说,即使采用与国外相同的进口生产线和冲压设备,但车身尺寸质量和国外相比仍有差距。这与轿车装配过程中检测手段、装配工艺控制水平、尺寸偏差评价与监控方法等方面因素密切相关。
工艺控制离不开测量数据,无论是统计分析还是工序诊断调节等,都需要进行尺寸数据的检测采样。三坐标测量机(CMM)以其精度高,灵活性强等特点,在各大汽车公司得到广泛的应用。然而,CMM采用离线测量方式抽检率低,无法获得100%的产品测量数据。
从统计质量控制角度出发,只有在获取了大量实时的、准确的测量数据的基础上,才能实现对车身制造质量的有效控制。在线检测改变以往离线测量数据的滞后性,通过实时测量和反馈,确保重要质量问题及时被发现;同时实时测量数据将极大地提高工艺控制能力及故障诊断能力。因此,研究基于在线测量数据的尺寸质量监控技术对车身产品质量提升具有重要意义。
2 车身尺寸偏差的在线检测系统
随着各类非接触式测量方法的成熟,主要是光学测量设备的出现,为车体装配过程的在线测量提供了可能。从1990年代开始,欧美等发达国家纷纷将先进的激光视觉检测技术运用于汽车车身的检测与控制。目前在汽车车身制造质量控制中主要有桁架式在线测量系统和机器人搭载光学测量系统两类。
2.1 桁架式光学测量系统
此类系统也称光学坐标测量机,以多传感器机器视觉测量为基础。该系统一般采用空间桁架固定在生产线上,使用多达几十个测量头,对车身特定测点位置进行实时的三维测量。测量头多基于激光-CCD摄像机系统,采用计算机视觉技术,辅以相应的数据处理、分析和管理软件。
桁架式在线光学测量系统通常安装在整车装配的末端,主要用于车身总成工位的在线检测。其优点为可实现对生产流水线100%的实时测量和大量测量数据;测量效率很高,对单一产品的测量效率很高,几乎不存在测量速度的瓶颈。
然而由于桁架式测量系统每个测头对应一个测点,往往一个检测工位上布置多达15～40个测量头,导致投入大量资金购买光学测量设备。而桁架式测量头只能针对一种车型布置固定测点进行测量,无法适用于多车型混线生产的情况。另外由于测量头安装在桁架上,安装、调试工作量较大。由于上述原因,该系统柔性不足、成本昂贵,难以在国内汽车行业大面积推广。
2.2 机器人搭载光学测头的测量系统
机器人装载激光测量头的测量系统是通过激光测量设备完成测量。机器人具有较高的运动速度,激光测量本身速度也很快,因而此类系统具有较高的测量速度。单测点测量时间约1～2s。另外,机器人光学测量系统具有良好柔性,可充分发挥机器人灵活的运动性能,通过编程控制测量动作,可以比较方便地改变测量方案,更改测量方案,可以适用于不同类型车型混线生产的流水线[1]。
虽然高精度机器人重复性精度可达0.05mm甚至更高,然而为了保证测量范围,实现车身各空间部位的测量,一般至少需要作用范围为2m的机器人。由于机器人臂展有限,可达作用范围如需覆盖整个车身,往往需要4台机器人,分别布置在车身的四周才能测得所需范围内的测点数据。此类工业机器人空间位置精度不高,重复性精度在0.1mm以外。随着测量范围的增大,精度逐步下降。该类系统测量精度可达0.4mm。因此,与桁架式光学测量设备相比,目前机器人光学检测系统精度较差,检测精度提高仍待进一步的发展。
3 车身尺寸质量控制流程
为了实现车身装配尺寸质量的过程监控,需要对在线检测的大量数据进行挖掘分析,实现对装配偏差问题的识别,并分析各种因素(如零件来料、工装调整、班次等)对尺寸质量的影响,建立基于数据驱动的质量控制和优化管理策略方法。图1为基于在线检测数据处理的尺寸监控与诊断控制流程。
3.1 尺寸质量过程监控
获得在线检测数据后,利用控制图来监测和评价车身装配过程。由于尺寸偏差数据属于连续型,所以通常采用X控制图、R控制图和S控制图等对车身尺寸偏差的均值和波动状态进行监控。采用控制图分析获得尺寸质量稳定时的控制限,之后即可根据统计不受控准则去发现装配过程的尺寸问题,如超限失控、连续7点位于中心线一侧准则等(可参考SPC手册)。
以上单变量控制图仅能对单一测点偏差进行监控和评价,但实际装配过程中由于零件设计、装配工艺等因素的影响,多个测点偏差间往往具有一致的偏差变化趋势,通常用相关系数来表达这种一致性。这时需要用多变量控制图来监控测点特征间偏差数据的关系。如常用的T2控制图,不仅能对多变量间的均值,也能对变量间线性关系变化起到监控作用[2]。以样本容量为m的检测变量X来说,T2统计量可以表示为:
目前车身制造多采用多车型混流生产,在大批量生产条件下,每个车型在短时间内都有大量检测数据,依靠人力查看控制图监控的方式效率较低;另外,基于控制图的报警结果无法与实际装配工艺的误差根源建立关系,导致偏差源诊断困难。因此,开发实时的动态报警软件工具更能够帮助车间及时发现质量问题。
3.2 分析尺寸问题发生工位
由于在线检测数据来自白车身工位,而车身焊装是一个多工位制造的复杂过程。针对过程监控中发现的偏差问题,仅能够指出车身哪个区域发生了问题,如水箱横梁上测点数据发生显著的均值偏移。但无法确定故障根出现在哪个工位,因此需要根据相关性分析来确定潜在故障工位。
Ceglarek研究指出同一偏差根源会导致车身测点偏差数据的强相关性[3]。首先需要对相关测点按照装配工位进行分类,仍然以水箱横梁为例,其涉及工位包括水箱横梁与左右纵梁装配工位、前围与中底板焊装工位等。然后分别利用候选工位内的测点数据进行相关性分析,设相关性阈值为ρ0=0.7。如果检测特征间存在明显的显著性,说明测点偏差变化具有一致性,该工位不是误差源发生工位;按照工位从前到后的顺序,依次做相关性分析,直到确定尺寸问题发生工位。
3.3 工位内偏差源问题诊断
在问题工位内多因素都会造成尺寸偏差出现失控,如工装夹具磨损、夹头松动以及焊接误差等。针对偏差源诊断可采用主向量分析的模式匹配方法找到工位内的误差根源。主向量分析法(PCA)主要是通过多元数据降维来揭示薄板件偏差变形模式的多元统计方法[4]。
首先利用检测数据获得各变量的协方差矩阵,并进一步获得相互独立的主向量,通常要求累积主向量的贡献度大于85%;然后根据装配工艺知识定义潜在的夹具失效模式,并利用从车身测量数据中提取的主向量与定义的潜在失效模式进行匹配映射,来获得装配误差根源。
4 结语
本文针对车身装配过程的在线检测系统,分析了目前不同在线检测系统的优缺点与适用性。从整体上提出了装配过程车身尺寸质量控制的系统流程,通过对过程监控报警、潜在故障工位确定和偏差源诊断等步骤的具体解释,为尺寸质量提升提供了系统方法,也使在线检测数据能真正为装配车间有效利用。
摘要：结合车身偏差数据的统计分析,提出了在线检测条件下尺寸质量控制的系统流程,并对过程监控和误差源诊断等方法做了具体阐述,为装配车间质量控制提供了可借鉴的有效方法。
关键词：在线检测,偏差,过程监控,故障诊断
参考文献
[1]RZEZNIK T.In-line laser measurement in the assembly process[J].Industrial Robot,1997,24(1):16-23.
[2]CHEN Q,et al.Synthesis of T2 and Q statistics for processmonitoring[J].Control Engineering Practice,2004,12(6):745-755.
[3]CEGLAREK D,et al.A knowledge-based diagnostic approachfor the launch of the auto-body assembly process[J].Journalof Engineering for Industry,1997,116(4):491-499.
在线质量控制 篇4
ION 7550和ION 7650是加拿大Power Measurement公司最新推出的 当今世界最高端的集谐波分析、波形采样与电压上冲下陷记录、闪变、电压不平衡度测量、故障录波、事件记录、测量、控制等多功能为一体的分散式在线电能质量监测(控)装置，应用于监测电能质量是否符合五项国标或IEC标准。其强大的I/O功能可应用于谐波治理控制、功率因数调整、需量监控。
ION可选配不同类型的远程通信接口，与安装深圳市中电电力技术有限公司开发的PecStar电能质量监测软件的计算机结合，构成PQsys电能质量监测与管理系统。主要功能
谐波分析(ION 7550为127次；ION 7650为511次)波形采样及电压上冲下陷(ION7550每周采样256点；ION7650每周采样512点，最高可采样1024点)闪变分析
电压波动与故障录波
序分量测量及电压不平衡度分析
电力系统频率波动监测及记录(0.005Hz)零线谐波电流监测 电能质量超标电能量统计 电能质量超标报警和记录 大容量数据存储和记录
全电量电参数测量，电能精度满足IEC 60687 0.2S RS-232、RS-485、MODEM、Ethernet多通信口可选 WEB功能
开关量输入和控制量输出及可编程逻辑控制功能 负荷曲线分析 需量分析 谐波分析
ION 7550和ION 7650测量和显示基波到63次(ION 7650通过监控软件可达127次)的各次谐波分量，包括2～63各次谐波畸变率、总谐波畸变率、偶次谐波总畸变率、奇次谐波总畸变率、谐波相角、中间谐波、满足国标GB/T14549对公用电网谐波的测试要求，所测得的交流电压电流的波形和谐波棒图，K因子和峰值因子既可直接在本身所带的大屏幕液晶显示器上显示，也可上位机显示，并可根据国标设定谐波越限报警范围。
波形采样及电压上冲下陷
ION 7550每周波采样256点，ION 7650每周波采样256点，电压回路AD位数为16位，电流回路AD位数为19位，测量精度达到0.1%。ION 7650能监测的最小暂态变化为17µs，ION 7550为78µs。闪变分析
公共供电点电压因冲击性功率的负荷(如炼钢电弧炉，电弧焊机等)引起的电压快速变化导致闪变效应，易导致人眼疲劳、不舒服，甚至情绪烦躁，ION 7650具有电压闪变监测功能，满足EN50160、IEC 61000-4-7/4-15及GB 12326。电压波动与故障录波
ION 7550和ION 7650能捕捉所有电压、电流通道的波形，分析干扰源。谐波分量超标、畸变率超标、电压有效值超标、冲击负荷投切、短路故障等均可启动电压波形与故障录波记录，捕捉电压波形细微的变化。ION 7550：14周波(128点/周波)至96周波(16点/周波)ION 7650：7周波(256点/周波)至96周波(16点/周波)可设定启动条件发生前和发生后的波形数量 可在监控软件下显示和比较各输入通道波形
ION 7550和ION 7650在启动一次96周波(1.92秒)故障录波后进入10秒的高速定时记录，每半周波记录一次有效值或电压电流包络线。因此对于一次启动，可记录长达12秒的故障前后的电压波动。ION 7550和ION 7650可连续启动10次。序分量测量及电压不平衡度分析
ION 7550和ION 7650可测量电压电流的不平衡度及零序、正序、负序的幅值和相位(ION 7650)，在装置本体的大屏幕液晶屏或上位机显示器上显示电压电流的相位图。供电可靠性检测
一般情况下，电力系统能提供99.9%的供电可靠性(3个“9”表示每年8.8小时故障时间)。但在一些生产工艺对供电可靠性要求极高的企业，如IC制造业，即使一秒钟的故障也会造成巨大的经济损失，因此希望供电可靠性达99.9999999%(9个”9”表示一年只有2个周波故障时间)。ION 7550和ION 7650具备以“9”的个数表示供电可靠性的功能，直观表示供电可靠性检测的结果。电力系统频率波动监测及记录
ION 7550和ION 7650频率测量精度为0.005HZ，精度范围从18Hz连续到72Hz，在线监测电力系统频率，可设置频率越限报警及记录。零线谐波电流监测
ION 7550和ION 7650提供独立的Io和In接线端子用于零线谐波电流监测及接地电流监测。电能质量超标电能计量
ION 7550和ION 7650连续不断监视电能质量是否符合标准，通过软件可设置24组不同的超标条件，启动超标电能量统计及同时记录对应超标量，时间分辨率达1ms。
数据记录和事故过程记录
ION 7550自带非易失性存储器，可设定20组、共320个数据定时记录功能。
ION 7650自带非易失性存储器，可设定40组、共640个数据定时记录功能。
电力(供电)系统发生电能质量超标时，整个系统在极其短暂的时间里可能伴随一系列连续的不正常事件和状态变位，ION 7550和ION 7650可存贮500个事件，时间分辨率为。数据记录和事件过程记录是分析电能质量恶化真正原因非常有用的工具。
PQsys电能质量监测与管理系统
加拿大Power Measurement公司提供功能强大的ION Enterprise软件用于电能质量监测。
深圳中电作为加拿大Power Measurement公司的战略合作伙伴(中国独家代理)，针对ION开发了具有自主知识产权的PecStar电能质量监测与管理软件，具有强大的联网功能、数据管理功能、报表功能、统计功能、事故报告功能，根据被监视系统的规模与ION组合构成PQsys电能质量监测与管理系统。高精度，全电量测量
测量三相电压、电流、功率、电能、频率、功率因数、需量、电压电流不平衡度、零序、负序分量、分时计费。精度满足IEC 60687 0.2S级。多通信口和多通信协议
ION 7550和ION 7650可选择多通信方式，最大配置有4个并行通信口，与不同的电能质量监测中心通信，保证多个监测中心对等的关系，任何一个监测中心故障停运时，无需进行传统的硬件切换。标准通信口：1个RS-232C/485口和1个RS-485口
可选通信接口(Xpress技术)：10Base-T、10Base-FL Ethernet口(或一个内置33.6K Modem)、红外数据口 多通信规约：ION、DNP3.0、Modbus RTU、Modbus EtherGateTM、ModemGateTM、TCP/IP 通信速率：300bps～115,200bps(RS-232口)300bps～57,600bps(RS-485口)10M(Ethernet)WEB功能
带以太网口(选项)的ION 7550和ION 7650可以自动发送e-mail报警号和系统运行状态刷新、数据记录等。
用浏览器可直接读取各种实时数据、基本电能质量参数，无需任何专用软件。ION 7550和ION 7650支持以标准工业XML格式交换信息。负荷曲线分析
ION 7550和ION 7650可记录监测回路的负荷曲线并设置负荷上、下限，当负荷超出上、下限时，发出控制信号或报警信号等，避免因负荷超载而造成的损失。需量分析
ION 7550和ION 7650提供滑动需量、热需量、预测需量测量功能，包括： kW、kVAR、kVA需量及其最大值、最小值 V、I需量及其最大值、最小值 其它需量
大屏幕显示功能(可选)高亮度、大屏幕(87×112mm)液晶显示 对比度可调
分辨率：320×240像素(1/4 VGA)
上海罗珊纳电气有限公司
在线质量控制 篇5
聚乙烯是合成树脂工业中的重要原料, 在国民经济中发挥着重要的作用, 聚乙烯的产量常作为工业发展的标度。在聚乙烯生产中, 熔融指数和树脂密度是衡量聚合物质量的主要指标。但是通常它们无法通过在线仪表直接测量, 只能定时 (2～4h) 对产品采样进行质量指标分析, 进而凭操作经验进行质量指标手调控制, 这样的经验操作方式经常会引起控制效果的波动。同时, 聚乙烯生产过程中还存在着频繁的牌号切换, 如果不能及时地对其加以切换控制, 不仅使得产品质量下降, 而且增加生产的物耗、能耗, 甚至会出现反应器内部结块造成停车[1]。因此, 利用工业聚乙烯装置质量指标在线估计技术进行多牌号质量指标在线控制具有重要的实际意义。①
2 工艺简介
聚乙烯 (PE) 是通用塑料中产量最大的品种, 根据反应条件, 聚乙烯生产工艺可分为三类:气相法工艺、浆液法工艺和溶液法工艺。综合三类生产工艺, 气相法不仅可以大幅度地节约用于处理溶剂和除去聚合物中溶剂的设备投资、操作费用, 减少对环境的污染;而且在聚合过程中, 气相法不受反应气和聚合物在稀释剂中的溶解度及溶液粘度的限制, 可以生产性能范围较宽的聚乙烯产品[2]。
气相法流化床聚乙烯生产工艺可由图1描述。其设备主要有流化床反应器、循环气体压缩机和热交换器。包括乙烯、丁烯 (或己烯) 、氢气、氮气及其他惰性气体在内的循环气体为流化床的反应提供了流化和传热的介质, 并为聚合物颗粒的长大提供了所需要的反应物。循环气体通过反应器时一方面流化聚乙烯颗粒;另一方面部分乙烯被聚合, 从反应器出来的循环气首先进入循环气体压缩机, 再经过循环气体冷却器, 之后重新回到反应器。精制乙烯、氢气、丁烯 (或己烯) 、助催化剂从流化床循环管路进入聚合系统, 催化剂直接向流化床反应器内注入, 流化床的出料机构将生成的聚合物放出, 同时保持流化床料位高度稳定[3]。
3 气相聚乙烯工业装置质量指标的在线估计
3.1 质量指标推断模型
熔融指数 (MI) 和密度 (Den) 作为聚乙烯的主要质量指标, 在生产过程中受到反应器中诸多因素的影响。当催化剂确定之后, 产品的性能主要受聚合温度、氢气/乙烯比、共聚单体/乙烯比的影响。一般温度提高, 链转移反应加快, 聚合物分子量下降, 熔融指数升高;氢气作为链转移剂加入反应体系中主要用来控制熔融指数。氢烯比的提高使得树脂分子量降低, 而树脂的熔融指数随之提高, 对一般的催化体系而言, 它的影响是相当大的, 是调节树脂熔融指数的主要手段。共聚单体和乙烯的比值主要用来控制树脂密度, 共聚单体的加入可以增加聚乙烯分子链的支链数目。流化床料位高度和产率决定了催化剂的停留时间和分布, 对聚合物质量指标的控制也会产生影响[4]。
由聚合反应机理[5], 对于乙烯和共聚单体进行共聚合的反应体系由链引发、均聚链增长和共聚链增长、链转移、链终止等步骤组成。
链的引发:
对于有n个共聚单元, m个活性点M*链增长为:
向氢气链转移:
向共聚单体链转移:
向AlR3转移:
毒物终止:
上述提出的聚合机理还假定了不同的活性中心具有相同的活性, 忽略了活性中心向共聚单体的链转移。瞬时链增长反应速率Rp和瞬时链终止反应速率Rt分别为:
聚合度Xm, n=Rp/Rt, 由于kp[C2]比kc[Cx]大得多, 所以:
假设速率常数符合Arrhenius方程, 那么, 上式变为:
假设链转移反应和链终止反应具有相同的活化能, 对上式求对数, 得到:
由于熔融指数与数均聚合度Xm, n之间有如下关系[6]:
将式 (13) 代入式 (14) , 加入共聚单体经验修正项, 并忽略助催化剂的链转移作用和毒物的污染, 则:
聚合物的密度可用如下的经验式[7]表示:
考虑流化床内变化的树脂性能指标之间的递推关系, 最终质量指标模型如下:
为了不使这种偏差累计, 树脂密度的模型在原有机理模型的基础上变形为以下模型:
其中fr=exp (-Δt/τ) , θi、i为模型参数, [H2]、[C2]和[Cx]分别为氢气、乙烯和共聚单体的浓度 (mol%) , MI为熔融指数 (g· (10min) -1) , Den为密度 (g·cm-3) 。
3.2 推断模型反馈校正
由于生产聚乙烯工艺复杂, 不同的工况可能使得模型的估计值与实际值产生偏差, 分析仪表的准确度也会很大程度上影响到质量指标在线估计结果的精度, 所以加入校正是必要的。本文采用如下的-----校正方法:
式中:X———质量指标计算值ln (MI) 、Den;Xn———某一质量指标 (熔融指数或者密度) 新的流化床内平均值;———某一质量指标 (熔融指数或者密度) 实验室分析出的流化床内平均值;———模型预测值在采样时间ts时的计算值;EMXf———滤波后的模型偏差值, 初始值为0。
式中:EMX———瞬时模型偏差;EMXf———滤波后的模型偏差;EMXfold———上一时刻滤波后的模型偏差;λ———模型偏差的滤波系数 (通常取0.4～0.8) 。
4 多牌号质量指标在线控制
基于质量指标在线估计的PE多牌号质量指标控制结构如图2所示, 树脂特性及其牌号切换控制计算全部在先进控制上位机中进行。本文所提多牌号质量指标控制方法是计算质量指标瞬时值的目标设定值使得流化床平均值向给定牌号的质量指标移动。多牌号质量指标控制的输入为牌号质量指标及所推断的流化床质量指标平均值, 输出为瞬时质量指标特性。然后根据瞬时质量指标特性及质量指标推断模型求解非线性方程组得到DCS上操作变量的设定值用于实现多牌号质量指标的在线控制。
瞬时特性的目标设定值用比例算法来计算:
式中:MIi———瞬时熔融指数的目标设定值;Deni———瞬时密度的目标设定值;MI, Den———床平均值的计算值;MIa, Dena———目标特性值;KMI, KDen———总增益因子 (取决于牌号规格, 由操作人员设定) 。在得到瞬时特性的目标值后, 利用蒙特卡洛算法[8]求解质量指标瞬时模型方程 (24) 、 (25) 。
蒙特卡洛法是将非线性方程组转换为一个优化问题, 然后用随机投点法进行求解[8]。
针对式 (24) 、式 (25) 的非线性方程组求解问题, 引入目标函数:
式中:βi———权系数 (一般取1) ;X———;fi———方程 (24) 和 (25) 。如果ε为给定的精度, 且有Q (X*) ≤ε, 则X*为方程的解。所求解即为的目标值, 然后将其作为DCS上比值控制器的设定值, 进而实现对多牌号产品的质量指标控制。
5 工程应用
实际应用的装置为中石化某气相聚乙烯装置, 主要用于催化剂评价、聚乙烯树脂结构与性能研究和多牌号生产工艺参数研究等, 装置的实景图及流程图如图3所示。该装置采用连续气相聚合的生产工艺, 装置主体包括原料及催化剂进料系统、气相反应器系统、聚合物分离系统、反吹气系统等;配套有原料净化系统、仪表风系统、冷水系统、排放系统等, 其中仪表风和冷水系统与车间内的环管聚丙烯装置共用, 装置使用的高纯氮气、蒸汽、循环水等来自公用工程系统。装置的控制采用霍尼韦尔的ExpersionPKSR 101DCS系统。
5.1 反应器温度控制
在所提的多牌号质量指标控制方法中, 反应温度可被看作扰动变量, 为了生产的平稳运行, 必须要保证反应温度的平稳。在实际操作中与反应器温度有关的变量主要包括:热水进口温度、循环气温度、反应器温度、热水进口流量调节。由于反应温度相关变量较多, 而且滞后比较大, 因此原设计的单回路控制很难达到实际生产所要求的控制精度。于是设计如图4所示的控制方案。
该方案将反应器温度作为一个单回路控制系统, 而将循环气温度作为前馈控制器, 循环气温度作为一个扰动量, 被送到前馈控制装置, 通过一定运算去控制阀门, 从而改变热水进口流量来补偿循环气温度对被控变量的影响。该方案与原设计的单回路控制方案相比的效果图如图5所示。
5.2 质量指标实时推断
根据所建立的质量指标模型, 取目标函数为:
式中:———实验室分析数据。利用粒子群优化 (PSO) 算法[9,10]及实际数据求解式 (27) 得质量指标预测模型参数, 如表1所示。
在牌号DGM-1820下得到模型参数后, 选择该牌号的其它数据对模型进行验证, 结果如图6所示
对于熔融指数, 加入校正前均方根误差 (RMSE) 为0.1485, 加入校正后其均方根误差减小至0.0767;对于密度, 加入校正前RMSE为0.0114, 加入校正后为0.001 4。
用牌号DGM-1815和DGM-1830的数据对推断模型进行泛化验证, 结果如图7、图8所示。
在牌号DGM-1815下, 对于熔融指数, 加入校正前均方根误差为0.616 0, 加入校正后其均方根误差减小至0.055 2;对于密度, 加入校正前均方根误差为0.011 8, 加入校正后为0.001 2。
在牌号DGM-1830下, 对于熔融指数, 加入校正前均方根误差为0.920 8, 加入校正后其均方根误差减小至0.106 4;对于密度, 加入校正前均方根误差为0.013 8, 加入校正后为0.001。
由以上结果可知, 经反馈校正后质量指标模型预测精度满足要求, 可以应用于多牌号质量指标的在线控制。质量指标的DCS在线预测画面如图9和图10所示。
5.3 质量指标实时控制
在线估计的基础上进行质量指标控制时, 需要对计算得到的设限, 正常牌号控制中变化率为0.006 0, 牌号切换控制中变化率为0.018 0。当牌号由DGM-1815切换到DGM-1830时, 所提方法的控制效果如图11、图12所示。从图11、图12可以看出所提方法不但实现了在正常牌号下的质量指标控制, 而且实现了牌号切换下的质量指标控制, 从而为解决气相聚乙烯装置的多牌号质量指标在线控制这一难题提供了一条新的有效途径。
6 结论
本文针对气相聚乙烯工业装置, 提出了一种基于质量指标推断模型的多牌号质量指标在线控制方法。工业应用结果证实了:
(1) 所开发的质量指标在线估计方法可以实时预测多牌号质量指标的变化, 预测精度满足了实时质量指标的控制要求;
(2) 基于推断模型的工业气相聚乙烯装置多牌号质量指标在线控制不但实现了在正常牌号下的质量指标控制, 而且实现了牌号切换下的质量指标控制;
(3) 长周期的运行结果证实了所提方法增加了装置的平稳性, 提高了产率和优级品率, 降低了操作人员的劳动强度, 直接经济效益显著。
摘要：针对气相法聚乙烯装置生产中的缺乏质量指标在线测量、大时间滞后和频繁的牌号切换等特性, 基于质量指标推断模型, 提出一种基于质量指标推断模型的多牌号质量指标在线控制方法。所提方法已成功应用于中石化某气相聚乙烯装置, 长周期的运行结果证实了所提方法可以有效地减少产品质量波动, 减轻了操作人员的工作强度, 取得了显著的经济效益。
关键词：聚乙烯,质量指标推断模型,在线估计,反馈修正,质量指标控制
参考文献
[1]赵众, 马博.大型聚乙烯工业装置质量指标的次优强跟踪滤波估计[J].化工学报, 2008, 59 (7) :1635-1639.
[2]蔡志强.Unipol气相法聚乙烯技术进展与启示[J].合成树脂及塑料, 2005, 22 (1) :58-62.
[3]MCAULEY K B, MACGREGOR J F.On-Line Inference of Pol-ymer Properties in an Industrial Polyethylene Reactor[J].AIChE Journal, 1991, 37 (6) :825-835.
[4]HAFELE M, KIENLE A, BOLLM, et al.Modeling and Analysisof a Plant for the Production of Low Density Polyethylene[J].Computers and Chemical Engineering, 2006, 31:51-65.
[5]MCAULEY K B, MACGREGOR J F.A Kinetic Model for In-dustrial Gas Phase Ethylene Copolymerization[J].AIChE Jour-nal, 1990, 36 (6) :837.
[6]BREMNER T, COOK D G, RUDIN A.Melt Flow Index Valuesand Molecular Weight Distributions of Commercial Thermoplas-tics[J].J Appl Polym Sci, 1990, 41:1617.
[7]DEBLING J, KUIJPERS F, RAY W H.Dynamic Modeling ofProduct Grade Transition for Olefin Polymerization Process[J].AIChE Journal, 1994, 40:506.
[8]刘德贵, 费景高.新编工程适用算法与FORTRAN77程序[M].北京:国防工业出版社, 1990.
[9]Marcio Schwaab, Evaristo Chalbaud Biscaia, Jr, Jose LuizMonteiro, et al.Nonlinear Parameter Estimation throughParticle Swarm Optimization[J].Chemical EngineeringScience, 2008, 63:1542-1552.
在线质量控制 篇6
《意见》提出,要坚持创新驱动,激发转型新动能;坚持融合发展,催生制造新模式;坚持分业施策,培育竞争新优势;坚持企业主体,构筑发展新环境。到2018年,制造业重点行业骨干企业互联网“双创”平台普及率达到80%,成为促进制造业转型升级的新动能来源,制造业数字化、网络化、智能化取得明显进展;到2025年,力争实现制造业与互联网融合“双创”体系基本完备,融合发展新模式广泛普及,新型制造体系基本形成,制造业综合竞争实力大幅提升。
《意见》明确了深化制造业与互联网融合发展的7项主要任务,包括打造制造企业互联网“双创”平台,推动互联网企业构建制造业“双创”服务体系,支持制造企业与互联网企业跨界融合,培育制造业与互联网融合新模式,强化融合发展基础支撑,提升融合发展系统解决方案能力,提高工业信息系统安全水平。
在培育制造业与互联网融合新模式的任务中。《意见》提出要面向生产制造全过程、全产业链、产品全生命周期,实施智能制造等重大工程,支持企业深化质量管理与互联网的融合,推动在线计量、在线检测等全产业链质量控制,大力发展网络化协同制造等新生产模式。
同时,《意见》还提出要组织实施企业管理能力提升工程,加快信息化和工业化融合管理体系标准制定和应用推广,推动业务流程再造和组织方式变革,建立组织管理新模式;鼓励制造企业与互联网企业合资合作培育新的经营主体,建立适应融合发展的技术体系、标准规范、商业模式和竞争规则,形成优势互补、合作共赢的融合发展格局等多项与标准化工作相关的部署安排。
配电网电能质量在线监测系统研究 篇7
MAX155是由美国MAXIM公司推出的, 具有8个模拟输入通道, 并且每个通道拥有自己的保持/跟踪电路, 可以实现跟踪、采样同时进行, 有利于减小各通道之间通信时间的差异, 具有多通道模数转换的属性。各个通道的转换时间相同, 都为3.6μs, 在运行后结果自动保存在RAM中。在单独一个+5V电源供电时, 其可工作于单端或差分、单极或双极性等形式的转换电路中。如果需要更宽的范围, 芯片必须由±5V供电。具有2.5V的电源关断功能和内部参考电压是MAX155的另一个特性, 如此恰好构成一个完善的系统。
电流、电压变换电路主要实现的功能是弱电信号与强电信号之间的变换和隔离, 主要包括的电路有:电流、电压信号放大电路、滤波电路、互感器信号转换电路等。
而在采集过程中, 之所以要对信号进行缩小处理, 是因为电压、电流的属性和范围与MAX155不相符。所以, 要采用两种互感器, 分别为SCT254AK电流互感和SPT204A电压互感器。下面对其分别介绍:
SCT254AK电流互感器, 根据其精密程度规定, 额定输入电流为5A, 输出额定电流为2.5m A。如果需要将电流信号转换成电压信号时, 应用电路如图2所示。下面简单介绍一下各个器件的作用。电容C2是用来防振和滤波, 其大小一般为400 p F至1000p F。可调电阻r′及电容C1是用来补偿相移的。而输出电压是通过调整电阻R和r的值所得到。两个二极管是运算放大器的作用, C3的数值一般不大于400p F, 有抗干扰的作用。而运算放大器推荐使用较好系列的, 因为性能好的, 在工作时能提高测量的精确度以及良好的稳定性。电源的大小根据情况而定, 一般是+12V或+15V。
SPT204A电压互感器, 根据其精密程度规定, 输出、输入而定电流都是2m A。如需要把电压信号转换成电流信号时, 建议使用电路如图3所示。下面简单介绍一下各个器件的工作原理。电容C2是用来防振和滤波, 其大小一般为400至1000p F, 其各个器件的功能同电流互感器SCT254AK的作用十分相似, 唯一有区别的就是在输入口, 有个R′, 作用是限制电流的, 且不管输入的电压多大, 只要适当的选择R′, 就可以保持在规定的范围内。
键盘是单片机的重要组成部分, 输入、查询等方面都要用到它。同时键盘是人工干预系统的主要方式, 也是最为直接、方便的形式。我们所使用的键盘, 主要分为两类, 编码和非编码。编码式的使用硬件线路, 电路结构比较复杂而且键数比较多, 我们使用的电脑就是使用的这种方式。非编码式只有按键的开和关, 剩下的部分由软件来实现, 因其结构简单, 所以一般应用在单片机领域中。
本设计采用了行列式键盘, 根据应用的需要, 采用了程序扫描的工作方式。为了能够可靠地完成按键处理任务, 就应考虑到按键抖动问题。抖动时会产生电信号的干扰, 能够导致系统无法识别, 从而引起错误指令。有2种方法可以解决抖动问题, 一种是采用专门的键盘/显示器接口芯片, 另一种是采用软件延时法, 经过实验证明, 这种方法是可行的。
串行接口电路采用MAX232芯片
MAX232芯片为了能够在5V电源的环境下工作, 需在内部装设电压发生器, 而且是电容性的。MAX232接收器之所以能够接收±30V的输入, 是因为它拥有1.3V的典型门电路限制。
设计电路的抗干扰电路时, 要将其一分为二:数据采集部分及无线射频部分。因为射频电路部分容易受到受到其他电路部分的干扰, 为了避免这种情况, 在设计系统时数据采集电路和射频电路应该分别制作在各自的电路板上。
对模拟信号能够造成噪声干扰的主要是那些时刻变化的数字信号, 它们能量较大、占用的频谱宽, 对整个系统中的电子器件有很大的影响, 因此, 需要加装去耦电容。安装的位置一般是跨接在地和电源之间。电路的设计应该简单明了, 紧凑清晰, 这样也会减小干扰。
射频的工作波段是RF, 无线模块对于干扰十分敏感, 比如说附近的走线都会如电感般产生干扰, 所以在设计时, 为了得到更好的效果, 就应充分的考虑到干扰对电路的影响, 最好的方式就是将射频电路单独处理。将其他电路与它隔开一定的距离, 这样干扰程度会大大降低。
综上所述, 应用最适宜的硬件, 采用合理的软件设计, 尽最大可能实现设计的要求, 完成此项目。
摘要：本文针对0.4kV配电网, 分析了电流、电压有效值, 电网频率, 谐波检测, 电压波动检测, 电压三相不平衡度检测等电能质量指标监测原理和方法, 采用基于电流的PQ算法的谐波电流检测方法, 并对其进行仿真分析。开发了基于MSP430F1611单片机、无线收发模块nRF905和PC机组成的电能质量在线监测系统, 详细介绍了其硬件部分设计。
在线质量控制 篇8
一、在线质量分析仪表的重要性
在炼油的过程中, 意在用最低的成本成产出质量合格、性能优良的油类产品, 在此过程中还需要保证造成污染最低。炼油的原材料、半成品、成品中的成分是衡量炼油质量的重要指标, 在炼油过程中需要对其进行有效的定量以及定性分析。由于油类产品种类较多, 所以炼油装置也相对较多, 对炼油过程中原材料成分的质量分析控制要点也相对繁杂。传统的炼油质量分析都是在实验室完成的, 但实验室质量分析在很大程度上有局限性, 包括样品的消耗、实验样品变质、取样时间耽搁、时间滞后、人为操作失误等等, 对炼油生产工艺有很大的影响。
在线质量分析仪表的出现很大程度上打破了上述局限性, 为炼油过程质量分析提供了有效的途径, 能够确保炼油过程中得到连续而又及时的质量分析信息, 直接参与质量控制过程, 有利于炼油技术的优化与发展。
二、在线质量分析仪表结构以及原理
炼油在线质量分析仪表是一个较为复杂的系统, 下图为该装置的结构原理图, 有效的展示了系统的组件以及子系统。
1. 分析仪器
分析仪器是质量分析仪表最为核心的部分, 主要依靠各种分析方法实现其效果, 主要的分析方法包括以下几种: (1) 电化学法的原理是, 炼油过程中不同浓度的油品发生化学反应会产生不同的电信号, 用此原理来发现油品中存在的某种原子、离子或分子浓度以及其它的具体性质。电化学法在应用上原理简单, 并且成本较低, 但是这种方式在定量分析方面具有很大的局限性; (2) 热化学法, 就是通过对样品进行热气化, 根据气化率以及蒸汽气压与油品沸点之间的联系, 确定馏程、闪点仪、蒸汽压等范围温度。利用热力学法在原理结构上较为复杂, 并且能够对质量分析造成影响的因素较多, 在应用前还需要与标准样品对比校正。 (3) 利用光学法能够对一些低温油品的冰点、浊点、冷滤点、粘度进行测定, 油品在低温效果下就会产生粘滞性, 样品的光学性能就会发生变化, 从而将光学性能转换为电流信号。该分析方法原理较为简单, 并且在分析过程中不会对样品造成消耗, 也不会造成化学反应, 具有良好的防爆性能; (4) 机械能法, 这种分析方法是利用炼油过程中油品的振动、流动以及机械运转产生的作用, 并将这些作用能量转换为电信号, 根据电信号对油品的密度、辛烷值等性质进行确定。这类分析方法的结构较为复杂, 所以仪器结构也相对复杂, 仪器中可以动的部位较多, 并且不能随意的替代。
2. 对信号的分析与处理
在线质量分析仪表的信号处理系统能够实现现场仪表与控制室之间的通信。在炼油过程中, 在线质量分析仪表会产生各种各样的信号, 包括控制指令信号、输出信号、故障诊断分析信号等等。控制室与仪表之间的通信方式也各种各样, 并随着科技的发展, 新的科技应用到通信系统中。信号处理系统是整个在线质量仪表中关键的环节, 对质量分析的质量有很大的影响, 需要不断的更新。
3. 质量分析仪表故障诊断
在炼油过程中, 在线质量分析仪表运行过程中可能受到各种因素的影响, 包括温度、压力、油品流动, 还有电磁效应、气候影响、电压波动等, 这些因素都可能导致质量分析仪表发生故障, 需要及时的将这些故障检测出来, 并第一时间发出有效的修改指令。另外, 仪表的故障诊断系统还负责对仪表本身故障的诊断, 在仪表发生故障时及时的提醒相关人员进行维修。
4. 质量分析仪表的保护措施
由于在线质量分析仪表工作环境较为复杂, 所以对其的保护措施显得尤为重要, 包括防爆措施以及环境保护措施。这就需要不断的提高质量分析仪表的防爆规格, 并在现场采取防爆型密集箱。另外, 尽可能将对仪表造成影响的环境因素降到最低, 利用先进的科技改良仪表工作环境。同时还需要不断的加大对仪表投入资金, 满足炼油工艺需求的前提下, 兼顾环境保护以及经济效益。
三、炼油在线质量分析仪表应用现状及建议
我国炼油在线质量分析仪表的生产以及利用还处于起步阶段, 与国外先进国家在这一方面还存在很大的差距, 基于这一问题, 现提出以下几点有效的建议:
首先, 引进先进的新型仪表, 并不断的加大新型仪表研制力度, 缩短仪表新型产品的周期。这样不仅可以为企业创造优良的经济效益, 还能够借鉴一些先进的技术与工艺, 提高仪表的使用、维修、保养技术。
其次, 不断地将先进的科技引用到在线质量分析仪表中, 如数字化技术、遥感技术、激光技术、辐射技术等等, 不断的提升质量分析仪表的精确度、可靠性以及分析速率, 提高仪表分析质量。
最后, 针对在线质量分析仪表的薄弱环节, 及时的调整相关的技术标定、防爆参数等。制定完善的防爆规格, 及时的消除安全隐患。
结束语
炼油在线质量分析仪表是重要的分析仪表中的一种, 对于保证油品的质量具有十分重要的意义。我国在线质量分析仪表的应用还处于起步阶段, 与发达国家还具有很大的差距, 需要相关部门加大重视程度, 不断的引进先进技术, 增强自身的实力, 不断的缩短与先进国家的差距。
摘要：在线质量分析仪表是在线分析仪表的一种重要的分支, 在炼油装置中得到了广泛的应用, 主要用于生产燃料油以及润滑油的炼油装置中, 效果较为明显。本文分析了在线质量分析仪表对炼油的重要性, 介绍了在线质量分析仪表的原理与结构, 并探讨我国炼油在线质量分析仪表应用现状, 同时提出几点有效的建议。
关键词：炼油,在线质量分析仪表,实际运用
参考文献
滤棒圆周在线检测控制系统研制 篇9
滤棒成型机在生产过程中,由于成型纸搭口胶会逐渐累积,若长时间没有清理残胶,滤棒搭口处翘边越来越严重,滤棒外形越来越差;如果长时间没有调节压板,滤棒通过小压板时,滤棒对压板的力作用下,压板与导槽间隙越来越大;最终可能产生粘接口不平和粘接不牢,甚至导致停机现象和滤棒圆周和吸阻(“圆周”指标间接影响“吸阻”指标)质量问题。为了解决滤棒成型过程中上述几种质量缺陷,有的烟厂安装了气压式圆周在线检测系统,该装置是利用滤棒经过时气压改变的原理检测圆周的大小,由于气压式检测的精度低,检测速度较慢,且检测后只能显示,没有自动控制功能,无法从根本上解决问题。设计新的安全、准确、高效的检测装置是各烟厂紧迫需求。
1改造背景
人工抽取滤棒的检测方法,属滞后检测,费时费力,误检漏检率高;气压式圆周在线检测系统精度低,稳定差。我们结合本厂的实际情况,分析了各方面的因素,决定研制激光式滤棒圆周在线检测系统,并安装在微波重量检测装置前。该设计思路主要考虑以下几方面的问题:1)滤棒圆周在线检测系统有体积小巧,长宽不超过350 mm,厚度不超过100 mm,可以装在微波重量检测装置之前,不用对机器本身进行大改造。2)根据设计原理初步估算检测设备所需投资约25万元。3)在本厂的滤棒成型机上加装滤棒圆周在线检测系统需要220 V单相电源供电,功率为200 W左右,滤棒成型机本身有220 V电源,供电能力在8000 W以上,实际使用的不到50%,所以无需外部接入电源。
综合以上因素,我们决定研制激光式滤棒圆周在线检测系统对滤棒成型机进行改造。
2原理分析
滤棒圆周在线检测控制系统采用进口激光及CCD构成非接触测量方案,通过平行光垂直照射滤棒,线阵CCD进行实时检测滤棒遮挡阴影得到模拟信号,再把检测所得的模拟信号转换为数字信号交给处理器分析,处理器根据当前圆周的大小判断自动调节圆周的大小(CCD原理参见图1)。
CCD是一种高速高精度距离测量设备,它由一个平行光发射器和一个CCD线性接收器组成。
发射器发射出红外平行光,CCD线性排列的受光组件在发射器对面接收平行光,当滤棒通过发射器和CCD之间时,CCD上会形成阴影。通过检测亮到暗以及暗到亮的转变,传感器得以精确地检测目标的数值。进口的激光CCD传感器精度可以达到5μm甚至更高,可以用来进行滤棒圆周检测。
CCD传感器被安装在一个可以180°往返旋转的机构里,运转时,由伺服电机带动旋转机构,使CCD传感器对滤棒进行全角度的圆周检测(旋转机构测量原理参考图2)。
CCD检测滤棒的直接得到一个4~20 m A模拟信号,这个信号处理器不能直接使用,必须将它转换为处理器能够使用的数字信号(模数转换的原理参见图3)。
并行比较型A/D转换器由电阻分压器、寄存器及编码器组成。图3中的电阻将参考电压平均分成8级,每一级作为比较器的参考电压;输入电压的大小决定了各比较器的输出电平;根据各比较器的输出状态,经编码器编码,就可以得到数字量的输出。
模拟信号转换为数字信号以后,处理器就可以分析数据,然后控制电机调节滤棒成型机的圆周调节压板,这样就可以自动调节滤棒圆周了(数据处理系统参见图4)。
数据处理是整个系统的重要组成部分,由于圆周在线检测要求检测时间短,检测次数多,实时性要求较高。德国倍福嵌入式PC具有速度快,功耗低,扩展性强,性能稳定,抗干扰强等优点,同时接口丰富,各扩展模块之间通过Ethernet进行连接。
3方案改进
基于上述方案的原理,我们进行了设计和安装试验,试运行一个月,效果良好,完全能达到设计要求,但是使用中发现倍福嵌入式PC虽然性能强大,但是价格较高,体积较大,不利于安装和维护;发现这些问题之后,我们又重新进行了优化设计,用高性能的微处理器cortex M3取代了倍福嵌入式PC(cortex M3微处理器参见图5)。
与初始设计相比,此次改进后有以下优点:1)成本进一步降低;2)检测速度更快,精确度更高;3)功耗降低,电气接线更加简洁。
4测试结果
改进后,运行期间测试的数据如表1所示。从表1数据可看出,滤棒圆周检测的精度、控制精度均达到了±0.03mm,完全符合烟厂的质量要求。
5结语
基于国家标准(GB/5606.1-2005)《卷烟第1部分:抽样》,以提高产品质量、提高效率、降低漏检误检等要求作为指导思路,设计了激光式滤棒圆周在线检测控制系统。本设计通过CDD激光测距传感器测量圆周,利用高性能微处理器分析数据并自动调节圆周大小,低能耗,体积小,成本相对较低,通过将近一年的运行,效果良好,提高了产品质量,有效地解决了由于人工检测、气压式检测的问题:精度低,检测速度较慢,况且检测后只能显示,不能自动控制,无法从根本上解决滤棒检测的漏检、误检问题,此检测系统可在兄弟卷烟厂推广应用。
摘要：目前国内滤棒成型机在做圆周检测时,大多采用的是人工抽取滤棒的检测方法,这种方法费时费力,误检漏检率高,并且为滞后检测,产品质量无法保障;能否及时准确地检测滤棒圆周和自动调节成为了提高生产效率,改善滤棒质量,降低误检漏检几率等问题的重要课题。基于国家标准(GB/5606.1-2005)《卷烟第1部分:抽样》,以保障生产、提高生产效率、提高产品质量等要求作为指导思路,设计了滤棒圆周在线检测控制系统,能够有效地解决滤棒圆周检测的效率和漏检问题。
关键词：滤棒,圆周检测,质量,精度
参考文献
[1]卷烟:GB/T 5606.1-2004,GB 5606.2~5606.6-2005[S].
[2]董祥云,张惠敏,高同启,等.全国烟草行业统编教材卷接机组[M].北京:中国科学技术出版社,2001.
[3]林凌,李刚.实用电子技术1000问[M].北京:电子工业出版社,2008.