[发明专利]一种基于慢特征回归分析的聚丙烯产品质量实时监测方法

说明书

本发明公开一种基于慢特征回归分析的聚丙烯产品质量实时监测方法，旨在分析出聚丙烯工业过程数据中与产品质量相关，且呈缓慢变化的慢特征，进而实现对聚丙烯产品质量是否异常的间接监测。具体来讲，首先针对聚丙烯工业过程常规采样数据实施慢特征分析，得到相应的多个慢特征；其次，本发明方法结合使用偏最小二乘算法建立慢特征与聚丙烯熔融指数间的回归模型，从而进一步将慢特征转换成与产品质量显著相关的慢特征；最后，利用与产品质量显著相关的慢特征实施聚丙烯产品质量的间接监测。本发明方法使用与聚丙烯产品质量相关的慢特征来间接实现对聚丙烯产品质量的监测，不仅能实现高频率的实时监测，而且还能决策异常是否会影响聚丙烯产品质量。

技术领域

本发明涉及一种异常检测方法，特别涉及一种基于慢特征回归分析的聚丙烯产品质量实时监测方法。

背景技术

自从1957年丙烯聚合工业投入商业化以来，丙烯聚合催化剂和相关公益技术的进步，使聚丙烯成为全世界最有活力的聚合物之一。经过70～80年代高活性催化剂的推广使用，丙烯聚合工业的工艺技术得到了很大了发展，同时也使装置的投资和生产成本不短下降，企业效益不断增多。近年来，国内外多数企业已经淘汰了传统的溶剂淤浆聚合工艺，取而代之的是气相和本体聚合工艺。该工艺生产的聚丙烯产品品种多、牌号全、白度高、光学性能好、挥发性和灰分含量低、产品质量优异，不需进一步处理就能达到全部质量要求。由于聚丙烯的牌号取决于熔融指数，因此聚丙烯产品质量是与熔融指数直接相关的。简单来讲，监测聚丙烯产品质量就是监测聚丙烯熔融指数。

监测聚丙烯产品的质量是否达标最简单的方式莫过于直接实时测量聚丙烯的熔融指数。然而，我国目前测量聚丙烯熔融指数的测量技术都是通过在线取样和离线分析化验得到。因此，通过实时测量聚丙烯的熔融指数实现聚丙烯产品质量的监测存在严重的滞后性问题，不能及时根据聚丙烯产品质量的异常变化来调控生产流程。相对于熔融指数的长测量周期，聚丙烯工艺流程中诸如温度、压力、流量等数据信息在先进测量仪表与计算技术的帮助下可实现高频率的测量，这些常规测量变量对应的海量数据为间接实施聚丙烯产品质量的监测提供了充实的数据基础。

通常而言，为了维持聚丙烯产品质量稳定不变，需要保障其整个生产过程的状态维持现状基本不变。虽然通过机理分析或者技术人员的经验知识，可以大致区分出能直接影响聚丙烯产品质量的测量变量，但是这些信息毕竟是大致上的，无法做到精确的区分。而从数据驱动的角度出发，可以实现不依赖这些大致经验知识确定出与聚丙烯产品质量相关的特征，从而通过监测相关特征的变化来反应聚丙烯产品是否出现异常。此外，考虑到聚丙烯工业生产过程的平稳性，其测量数据中包含一些非常关键的呈缓慢变化趋势的特征，这些特征能反应出聚丙烯生产过程的本质，对于间接实施聚丙烯产品质量的监测有较大的助益。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是：如何分析出聚丙烯工业过程数据中与产品质量相关且呈缓慢变化的慢特征，从而通过这些慢特征实现对聚丙烯产品质量是否异常的间接监测。具体来讲，本发明方法首先针对聚丙烯工业过程常规采样数据实施慢特征分析，得到相应的多个慢特征；其次，本发明方法结合使用偏最小二乘算法建立慢特征与聚丙烯熔融指数间的回归模型，从而进一步将慢特征转换成与产品质量显著相关的慢特征；最后，利用与产品质量显著相关的慢特征实施聚丙烯产品质量的间接监测。

本发明方法解决上述问题所采用的技术方案为：一种基于慢特征回归分析的聚丙烯产品质量实时监测方法，包括以下步骤：

步骤(1)：确定聚丙烯生产过程的测量变量，具体包括四个反应器的28个测量变量；其中，第一反应器和第二反应器是液相连续搅拌反应器，第三反应器和第四反应器是气相流化床反应器，每个反应器所属的7个测量变量依次是：反应器温度，反应器压力，反应器液位，氢气进料流量，丙烯进料流量，催化剂进料流量，和回流流量。

步骤(2)：根据确定的测量变量，连续采集N个采样时刻的样本数据后，将相应的样本数据存储为一个N×28维的数据矩阵X；与此同时，每间隔2小时采样分析得到第四反应器聚丙烯产品的熔融指数，并将熔融指数对应的n个数据存储为一个n×1维的数据向量y。