一种轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法技术

一种轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法，基于计算机的人工系统，包括如下步骤：A：计算主机系统的初始化：(1)通过建立车间级蒸汽用量与设备级工艺参数之间的动态基线回归模型，产生动态危险基线，设定危险阈值；(2)利用硫化机状态参数和蒸汽管道状态参数，通过人工免疫网络聚类产生泄漏硫化机的检测器；B：计算机每次运行的协同免疫检测方法：将所述动态基线回归模型和所述检测器进行协同免疫检测，本发明专利技术提出的协同免疫检测方法能准确地检测出硫化机是否存在疏水阀蒸汽内漏事件，漏检率和误检率分别控制在2.62％和5.26％，与传统的设备级状态参数检测方法相比，漏检率和误检率分别降低6.67％和14.28％。

【技术实现步骤摘要】
一种轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法
本专利技术涉及疏水阀蒸汽内漏检测
，尤其涉及一种轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法。
技术介绍
在轮胎硫化车间中，生胎在高温高压下被定型为规定形状、高强度、高弹性的成品轮胎，蒸汽是硫化工序中最常用的热源和压力介质，大量的蒸汽消耗导致了硫化工序高昂的能耗成本和环境污染成本；而疏水阀蒸汽内漏(以下简称疏水阀内漏)是硫化车间中常见的异常事件，常常引发大量的蒸汽浪费，降低硫化的能源效率；一台存在疏水阀内漏的硫化机工作过程中的蒸汽消耗是正常时的3倍以上，泄漏的蒸汽消耗经常接近硫化车间蒸汽总用量的15％。显然，及时发现疏水阀内漏将有利于降低生产成本、安全隐患和污染物排放。现代轮胎硫化工序均由硫化机自动完成，硫化机的结构原理如图4所示，硫化时，一个生胎1首先被固定在硫化机的蒸汽室2和胶囊3之间，然后高压过饱和蒸汽分别充入蒸汽室和胶囊，加热生胎并诱发硫化反应。一段时间后，高压氮气充入胶囊，提供定型压力。疏水阀4连接蒸汽管道与蒸汽室，及时排出硫化过程中产生的冷凝水。但疏水阀内漏导致蒸汽在未冷凝的状态下排出，从而造成能源浪费。由于技术和成本的限制，很少有单台硫化机配备蒸汽计量表，很难通过简单观察发现故障。在实际生产中，车间一般依靠定期的人工检测(拆卸或检漏仪)来发现故障，但耗时长，效率低。疏水阀内漏在轻微状态下不影响生产，许多企业甚至没有意识到疏水阀内漏的严重性。而部分研究者建议将疏水阀内漏纳入管道泄漏的范围，并且通过分析潜在泄漏点周围的温度、压力、流速、震动和声波等状态参数检测法来发现故障，虽然能在短时间内发现泄漏故障，并较为准确地定位泄漏点，但状态参数检测法仅仅对形状简单、流速稳定的传输管道系统较为有效，很难应用于管道拓扑复杂，流速不稳定的硫化车间。对于疏水阀内漏事件而言，利用能效评估来识别需要设备级的能耗计量支持，而这正是绝大部分轮胎制造企业所缺乏的计量，虽然现有的研究为硫化机疏水阀蒸汽内漏问题奠定了理论基础，但是开发一种针对该问题的有效检测方法还需要克服以下三个难点：设备级计量的局限、能效评估的准确性、硫化机温度和压力的扰动因素；即(1)因成本和工艺，设备级的蒸汽计量在硫化车间存在困难，特别是蒸汽流量计的阻汽作用会影响对硫化温度和压力的精确控制，通常硫化机不配备蒸汽计量，仅配备蒸汽室和胶囊的温度和压力传感器，不具备依赖单台硫化机蒸汽用量的变化进行泄漏检测的条件；(2)硫化能效受生产速度、工艺参数、环境温度等因素的影响，给车间能效简单设置阈值检测该故障，会引发高误检率和漏检率，且无法定位泄漏硫化机；(3)蒸汽源压力和蒸汽流速的扰动，会掩盖疏水阀内漏引发的蒸汽温度和压力的变化，独立运用硫化机温度和压力的变化去检测该故障同样会产生较高的误检率和漏检率。因此，在现有计量条件下，简单通过工艺参数和能效评估均无法实现疏水阀内漏的有效检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种将车间级蒸汽用量和设备级工艺参数相结合的轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法，其漏检率和误检率明显降低，可以有效控制漏检率和误检率分别在2.62％和5.26％。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法，基于计算机的人工系统，包括如下步骤：A：计算主机系统的初始化：(1)危险阈值模型的构建：通过建立车间级蒸汽用量与设备级工艺参数之间的动态基线回归模型，产生动态危险基线，设定危险阈值；(2)检测模型的构建：利用硫化机状态参数和蒸汽管道状态参数，通过人工免疫网络聚类产生泄漏硫化机的检测器；B：计算机每次运行的协同免疫检测方法：协同免疫检测模型的构建：将所述动态基线回归模型和所述检测器进行协同免疫检测。进一步说明，所述协同免疫检测是将所述硫化机疏水阀内漏事件作为抗原，所述设备级工艺参数中的硫化机的外压和外温(pVO和tVO)作为抗原决定基，所述车间级蒸汽用量(M)为危险信号源；对所述车间级蒸汽用量(M)进行周期性统计和检测，当所述车间级蒸汽用量(M)超出危险阈值范围，则发出危险信号，触发所述硫化机的外压和外温(pVO和tVO)与所述检测器的匹配，如果匹配成功，则确认故障发生，触发报警；其中所述硫化机的外压和外温(pVO和tVO)可进行多次采样检测。进一步说明，所述动态基线回归模型的建立包括硫化能耗的热平衡模型的建立和车间蒸汽用量的危险阈值回归分析。进一步说明，所述硫化能耗的热平衡模型用公式表示为：其中QV为周期内轮胎硫化消耗的热量；QVi是硫化工序i消耗的总热量；KH为硫化工序中生胎的比热，mTRi生胎质量，ΔtOi为tO和tAi之差，tO和tAi分别为硫化温度和环境温度；KS为硫化机表面传热系数，Ai硫化机蒸汽室表面积，△tSi为tS和tAi之差，tS为硫化机蒸气室表面温度，tAi为环境温度，τi为硫化周期内硫化机开机时间；KI为归并后的系数；DTRj和BTRi分别为轮胎外径和宽度。进一步说明，所述车间蒸汽用量的危险阈值回归分析是基于所述热平衡模型的多元线性回归预测来评估车间蒸汽用量(M)的合理区间，区间上限为危险阈值，当实测的车间蒸汽用量(M)超出危险阈值，则发出疏水阀内漏的危险信号。进一步说明，所述人工免疫网络聚类是根据硫化工况特征和疏水阀内漏特征，提取硫化机状态参数的內温tVI、内压pVI，以及其外温tVO、外压pVO与蒸汽管道状态参数的外压蒸汽温度tO、压力pO的差值，则聚类样本特征S用公式表示为：S＝<pVI,tVI,△pVO,△tVO＞，△pVO＝pVO-pO，△tVO＝tVO-tO。进一步说明，所述人工免疫网络聚类包括免疫压缩和免疫聚类；所述免疫压缩模拟生物免疫系统的克隆选择和免疫禁忌，设训练样本为SPL，输入基于克隆选择机理的aiNet算法后输出记忆网络(MD)，所述免疫压缩包括如下算法步骤：(1)初始化参数n,ξ,σs,σd,σf，随机产生一个抗体网络A；(2)进入以下迭代(2.1)MD＝Φ(2.2)对于每一个ag∈SPL,进入以下循环；(2.2.1)计算ag与ab(ab∈A)的距离，得到距离矩阵D；(2.2.2)从A中选择n个与抗原亲和力最高的抗体；(2.2.3)克隆n个被选抗体，并入A，亲和力越高的抗体克隆数越多，设克隆总数为Nc；(2.2.4)按照式A＝A-ψ(A-X)对Nc个克隆抗体进行变异，式中，ψ变化率向量，与抗原亲和力有关，亲和力越高的抗体变异率越低；(2.2.5)计算抗原ag与Nc个变异抗体的距离；(2.2.6)选择ξ个具有最大抗原亲和力的抗体，形成一个记忆网络Mp；(2.2.7)从Mp中移除与抗原ag距离小于阈值σd的抗体；(2.2.8)计算Mp中抗体之间的距离sij；(2.2.9)克隆抑制，从Mp中移除sij<σd的抗体；(2.2.10)合并Mp到MD，即MD＝[MD；Mp]；(2.3)克隆禁忌，设抗原ag将被距离小于阈值σs的抗体捕获，如果某个抗体捕获的抗原数小于阈值σf，则从MD中清除。(2.4)再次克隆抑制，从MD清除sij<σd的抗体；(2.5)随机产生一个新的抗体群A，然后与MD合并，即A＝[A；MD]；(3)计算MD中抗体之间的平均距离，如果循环次数超过最大值，或者平均距离与上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法，基于计算机的人工系统，其特征在于：包括如下步骤：A：计算主机系统的初始化：(1)危险阈值模型的构建：通过建立车间级蒸汽用量与设备级工艺参数之间的动态基线回归模型，产生动态危险基线，设定危险阈值；(2)检测模型的构建：利用硫化机状态参数和蒸汽管道状态参数，通过人工免疫网络聚类产生泄漏硫化机的检测器；B：计算机每次运行的协同免疫检测方法：协同免疫检测模型的构建：将所述动态基线回归模型和所述检测器进行协同免疫检测。

【技术特征摘要】
1.一种轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法，基于计算机的人工系统，其特征在于：包括如下步骤：A：计算主机系统的初始化：(1)危险阈值模型的构建：通过建立车间级蒸汽用量与设备级工艺参数之间的动态基线回归模型，产生动态危险基线，设定危险阈值；(2)检测模型的构建：利用硫化机状态参数和蒸汽管道状态参数，通过人工免疫网络聚类产生泄漏硫化机的检测器；B：计算机每次运行的协同免疫检测方法：协同免疫检测模型的构建：将所述动态基线回归模型和所述检测器进行协同免疫检测。2.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法，其特征在于：所述协同免疫检测是将所述硫化机疏水阀内漏事件作为抗原，所述设备级工艺参数中的硫化机的外压和外温(pVO和tVO)作为抗原决定基，所述车间级蒸汽用量(M)为危险信号源；对所述车间级蒸汽用量(M)进行周期性统计和检测，当所述车间级蒸汽用量(M)超出危险阈值范围，则发出危险信号，触发所述硫化机的外压和外温(pVO和tVO)与所述检测器的匹配，如果匹配成功，则确认故障发生，触发报警；其中所述硫化机的外压和外温(pVO和tVO)可进行多次采样检测。3.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法，其特征在于：所述动态基线回归模型的建立包括硫化能耗的热平衡模型的建立和车间蒸汽用量的危险阈值回归分析。4.根据权利要求3所述的一种轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法，其特征在于：所述硫化能耗的热平衡模型用公式表示为：其中QV为周期内轮胎硫化消耗的热量；QVi是硫化工序i消耗的总热量；KH为硫化工序中生胎的比热，mTRi生胎质量，ΔtOi为tO和tAi之差，tO和tAi分别为硫化温度和环境温度；KS为硫化机表面传热系数，Ai硫化机蒸汽室表面积，△tSi为tS和tAi之差，tS为硫化机蒸气室表面温度，tAi为环境温度，τi为硫化周期内硫化机开机时间；KI为归并后的系数；DTRj和BTRi分别为轮胎外径和宽度。5.根据权利要求4所述的一种轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法，其特征在于：所述车间蒸汽用量的危险阈值回归分析是基于所述热平衡模型的多元线性回归预测来评估车间蒸汽用量(M)的合理区间，区间上限为危险阈值，当实测的车间蒸汽用量(M)超出危险阈值，则发出疏水阀内漏的危险信号。6.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化机疏水阀蒸汽内漏的协同免疫检测方法，其特征在于：所述人工免疫网络聚类是根据硫化工况特征和疏水阀内漏特征，提取硫化机状态参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建华，
申请(专利权)人：广东技术师范学院，
类型：发明
国别省市：广东,44