薄板烘丝机蒸汽品质稳定性的监测方法、存储介质及应用与流程

1.本发明涉及一种监测方法、存储介质及应用，具体的是涉及薄板烘丝机蒸汽品质稳定性的监测方法、存储介质及应用，属于卷烟加工技术领域域。

背景技术：

2.通常来说，薄板烘丝机是制丝工艺流程中至关重要的加工工序，薄板烘丝是利用蒸汽对薄板进行加热，烟丝进入薄板烘丝机时，与温度较高的薄板体充分接触，通过热传导实现烟丝水分由内至外蒸发，以实现烟丝的快速干燥定形，其加工过程的稳定性直接影响卷烟产品感官品质的稳定性。蒸汽是薄板烘丝关键的加热介质，蒸汽品质的稳定性直接影响薄板温度的稳定性，对烟丝生产加工时水分控制的稳定起着非常重要的影响,而生产过程中蒸汽的品质是否稳定尚无在线的实时监测方法。
3.在实际生产中，烘丝机的筒壁温度(即薄板温度)是通过蒸汽压力换算而来，难以直接检测，其受蒸汽品质影响较大，具有较大的不确定度。若供应的蒸汽中冷凝水含量过高，导致进入薄板体的冷凝水含量增加，则会造成部分冷凝水产生的压力替代蒸汽本应产生的压力，从而使筒壁温度的显示值偏高，但实际值却偏低。由于当前尚无在线的实时监测薄板烘丝机生产过程蒸汽品质稳定性的方法，这些异常生产状况往往具有较大的隐蔽性，难以及时发现，对产品加工质量的保障存在较大的隐患。因此，在生产过程中，如出现烘丝机出料含水率或温度等关键指标的异常波动时，难以快速精准地锁定问题，并针对性地实施改进，烘丝生产过程关键质量指标的稳定控制始终难以实现精准保障，对于烘丝工序实现较高水平的均质化和精益化生产造成了较为严重的制约，一直是困扰卷烟生产加工多年的瓶颈问题。

技术实现要素：

4.本发明提供薄板烘丝机蒸汽品质稳定性的监测方法、存储介质及应用，根据实时监测薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性，本发明的监测方法是获取薄板烘丝机生产过程中的筒壁温度和冷凝水温度，通过试验分析数据建立相关回归模型和评价模型，从而得到薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性系数，将实时监测的蒸汽品质稳定性系数与工厂质量管控要求进行对比分析，并将该算法集成到plc控制系统中，可以通过实时生成的相关数据、图形实现对薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性的实时监测，当遇到生产过程蒸汽品质的稳定性系数超过质量管控标准时，即蒸汽品质存在波动时，可以实现在线的即时报警，以提醒生产岗位人员及时采取有效的质量管控措施。
5.为解决上述问题并达到上述的发明目的，本发明薄板烘丝机蒸汽品质稳定性的监测方法、存储介质及应用是通过采用下列的设计结构以及采用下列的技术方案来实现的：
6.一种薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性的在线监测方法，包括如下步骤：
7.(1)按照一定时间间隔实时监测烘丝机生产过程中的多组筒壁温度及薄板出口冷凝水温度；
8.(2)基于薄板出口冷凝水温度获取烘丝生产过程中的实际筒壁温度预测值 fi；
9.(3)基于筒壁温度和实际筒壁温度预测值fi建立薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性监测系数γi，根据稳定性监测系数γi的值进行对蒸汽品质稳定性的在线监测，所述γi的值越接近100％，则薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性越好，反之越差。
10.优选的，所述步骤(1)中的筒壁温度的值和薄板出口冷凝水温度的值均是通过各卷烟生产企业对应的数据检测采集系统实时获取得出。
11.优选的，所述步骤(2)中，获取烘丝生产过程中的实际筒壁温度预测值fi包括：
12.基于生产过程烘丝机薄板蒸汽出口管道冷凝水实际检测温度的瞬时值确定实际筒壁温度预测值fi。
13.更优选的，所述实际筒壁温度预测值fi包括：通过以下公式来获取烘丝生产过程中的实际筒壁温度预测值fi：
14.fi＝0.0055l
i2-0.5337li+109.4
15.式中，fi为烘丝生产过程中根据冷凝水温度所测算的实际筒壁温度的预测值；li为生产过程烘丝机薄板蒸汽出口管道冷凝水实际检测温度的瞬时值。
16.优选的，所述步骤(3)中，建立薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性监测系数γi包括：
17.基于生产过程烘丝机控制系统通过薄板蒸汽入口的蒸汽压力换算所得到的筒壁温度的瞬时值和烘丝生产过程中根据冷凝水温度所测算的实际筒壁温度的预测值确定稳定性监测系数γi。
18.更优选的，基于生产过程烘丝机控制系统通过薄板蒸汽入口的蒸汽压力换算所得到的筒壁温度的瞬时值和烘丝生产过程中根据冷凝水温度所测算的实际筒壁温度的预测值确定稳定性监测系数γi包括：通过以下公式来建立薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性监测系数γi：
[0019][0020]
其中，γi为薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性监测系数；hi为生产过程烘丝机控制系统通过薄板蒸汽入口的蒸汽压力换算所得到的筒壁温度的瞬时值，即岗位工控机数采值；li为生产过程烘丝机薄板蒸汽出口管道冷凝水实际检测温度的瞬时值；fi为烘丝生产过程中根据冷凝水温度所测算的实际筒壁温度的预测值；表示以常数e为底数，对筒壁温度预测值除以筒壁温度瞬时值的结果进行对数函数统计，abs表示取绝对值；表示对算法的结果取绝对值。
[0021]
还更优选的，稳定性监测系数γi的值监测薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性包括：
[0022]
将γi的值与第一预设阈值和第二阈值进行比较；以及
[0023]
基于比较结果来监测薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性。
[0024]
还更加优选的，基于比较结果来监测薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性包括：
[0025]
a)γi的值≥第一预设阈值时，则薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性的监测结果为稳定性好；
[0026]
b)第一预设阈值＞γi的值≥第二预设阈值时，则薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性的监测结果为有轻微波动；
[0027]
c)第二预设阈值≥γi的值时，则薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性的监测结果为波动较大；其中，
[0028]
第一预设阈值为96％，第二预设阈值为92％。
[0029]
优选的，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现本发明所述的方法的步骤。
[0030]
优选的，一种薄板烘丝机生产过程蒸汽品质稳定性的在线监测方法在警示需要对蒸汽供应管道的冷凝疏水系统进行检修中的应用。
[0031]
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
[0032]
1、本发明可以实时监测薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性，保障产品质量的稳定控制。当遇到生产过程蒸汽品质的稳定性系数超过质量管控标准时，可以实现预警，以指导生产人员及时采取有效的质量管控措施；
[0033]
2、本发明的测定方法可以为生产过程异常问题的原因排查和锁定、问题解决思路以及改进效果验证提供间接的方法支撑；
[0034]
2、本发明可运用工业自控系统，将生产过程中突发异常情况的进行报警提示，有助于岗位人员及时地在生产过程中采取应对管控措施，最大程度地将蒸汽系统的突发异常情况对产品质量的影响降低。解决了传统薄板烘丝机蒸汽品质的影响难以发现，同时解决了烘丝机突发质量波动时岗位人员难以针对异常情况第一时间采取正确管控办法的问题。
具体实施方式
[0035]
为了使本发明实现的技术手段、创造特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作更进一步详细的说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考结合实施例来详细说明本发明。
[0036]
本发明一种薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性的在线监测方法，包括如下步骤：
[0037]
(1)按照一定时间间隔实时监测烘丝机生产过程中的多组筒壁温度及薄板出口冷凝水温度；
[0038]
(2)基于薄板出口冷凝水温度获取烘丝生产过程中的实际筒壁温度预测值 fi；
[0039]
(3)基于筒壁温度和实际筒壁温度预测值fi建立薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性监测系数γi，根据稳定性监测系数γi的值进行对蒸汽品质稳定性的在线监测，所述γi的值越接近100％，则薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性越好，反之越差。
[0040]
在本发明中，还包括根据稳定性监测系数γi生成成γi的相关监测数据和过程曲线，以根据过程曲线实现监测；实现对薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性的实时监测，当遇到生产过程蒸汽品质的稳定性系数超过质量管控标准时，可以实现预警。
[0041]
同时，本发明还包括将稳定性监测系数γi的实时数值进行存储，以便查询和分
析。
[0042]
实施例1
[0043]
薄板烘丝在生产1批某品牌烟丝过程中的蒸汽品质稳定性的实时监测。
[0044]
步骤如下：
[0045]
(1)在plc控制系统中建立本发明的γi的监测模式，实时生成γi的相关监测数据和过程曲线，以实现对薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性的实时监测，当遇到生产过程蒸汽品质的稳定性系数超过质量管控标准时，可以实现预警。
[0046]
(2)通过plc控制系统，将γi的实时数值传送至质量控制中心进行存贮，质量控制中心根据实时数据生成相关统计数据进行远程监测，也可对历史数据进行查询和分析。
[0047]
(3)该批生产时，获取烘丝机生产过程中的筒壁温度和对应时间下的薄板出口冷凝水温度。
[0048]
具体的以生产开始，每间隔6s则分别同步采集对应的数据值，具体如下表：
[0049]
[0050][0051]
(4)已知烘丝机生产过程中的筒壁温度和对应时间节点下的冷凝水温度预测值，则按照公式fi＝0.0055l
i2-0.5337li+109.4和公式+109.4和公式得到烘丝生产过程中对应时间节点的筒壁温度预测值和薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性监测系数γi值，具体过程数据及监控情况，见下表；
[0052]
[0053]
[0054][0055]
(5)通过γi的瞬时监测值可知其过程均保持较好，且过程中plc控制器没有触发报警提示，查询质量控制中心，蒸汽品质稳定性评价为好的数据点数占比为100％，则说明薄板烘丝在该批烟丝生产过程中，从始至终其蒸汽品质的稳定性均保持较好。
[0056]
在该实施例中，筒壁温度的值和薄板出口冷凝水温度的值均是通过各卷烟生产企业对应的数据检测采集系统实时获取得出。
[0057]
具体的是，筒壁温度的值和薄板出口冷凝水温度的值在数据采样时间的间隔和数据采样时间的同步性上保持一致。
[0058]
实施例2
[0059]
本实施例是基于实施例1所构建的监测模型的实际应用。
[0060]
(1)某批烟丝在烘丝工序生产过程中对蒸汽品质的稳定性监测系数γi值进行监控，具体过程数据及监控情况，见下表；
[0061]
[0062]
[0063][0064]
(2)当生产开始约1h时，岗位人员发现plc控制器发出报警信息，提示蒸汽品质有一定波动。此时烟丝入口含水率和筒壁温度均保持正常，但约1min后出口含水率从13.4％逐步上升至13.7％，并维持在13.6％-13.8％波动，岗位人员及时联系维修人员进行排查，并将筒壁温度控制模式由自动控制改为手动控制，及时将筒壁温度进行轻微上调，对出口水分进行人工干预。维修人员到现场后对冷凝水疏水系统排查后采取应急管控措施，将进入薄板体的蒸汽冷凝水直排手阀打开，后续蒸汽品质的稳定性监测系数γi则逐渐稳定，且出口水分逐步降低，此时岗位人员恢复筒壁温度自控模式，出口水分和筒壁温度保持在较稳定状态。
[0065]
(3)该批生产结束后进行分析，γi的瞬时监测到异常值和过程中plc控制器触发报警提示时间节点对应。查询质量控制中心，蒸汽品质稳定性评价为好的数据点数占比为90.47％，评价为有一定波动的数据点数为9.53％，与实际处理情况一致。该监测方法应用后，操作人员可以较快速度地发现设备运行过程中的异常状态，并立即采取对应的预防性管控措施，对于薄板烘丝过程质量管控的应急响应更加快捷，而设备技术人员对于异常问题的快速锁定和应急处置更加高效。
[0066]
实施例3
[0067]
本实施例是基于实施例1所构建的监测模型的实际应用。
[0068]
(1)某批烟丝在烘丝工序生产过程中对蒸汽品质的稳定性监测系数γi值进行监控，具体过程数据及监控情况，具体如下表：
[0069]
[0070]
[0071][0072]
(2)当生产开始约20min后，岗位人员发现plc控制器发出报警信息，提示蒸汽品质有较大波动。虽然此时烟丝入口含水率和筒壁温度均保持正常，但约30s后烘丝机出口含水率从13.5％逐步上升至14.2％，岗位人员立即将烘丝前喂料振槽的隔离开关分断，针对滚筒内残余的烟丝，人工干预控制筒壁温度和出口水分，当烟丝从滚筒内全部生产完成后，停止烘丝工序生产，并联系设备人员进行排查。设备人员进行现场排查和单机测试后，发现制丝车间设备阀件无异常，但冷凝水仍然一直排放不畅，于是进一步联系动力保障车间协助排查，动力车间排查后发现其主蒸汽供应管道的冷凝疏水系统故障，主蒸汽中含有大量冷凝水，并输送至制丝车间，制丝车间的自动疏水系统难以对大量的冷凝水进行充分排放，从而导致进入薄板烘丝机的蒸汽一直处于较大波动的状态。当动力车间完成设备抢修好，设备人员单机测试正常后，恢复正常生产，烘丝各状态均运行正常。
[0073]
(3)该批生产结束后进行分析，γi的瞬时监测到异常值和过程中plc控制器触发报警提示时间节点对应，查询质量控制中心，蒸汽品质稳定性评价为好的数据点数占比为97.74％，评价为波动较大的数据点数为2.26％，与实际处理情况一致。该监测方法应用后，可有助于相关人员第一时间采取正确合理的管控措施，最大程度地降低对于蒸汽突发较大波动所带来的不良影响，最大程度地管控好产品加工质量。
[0074]
在上述实施例过程中，获取烘丝生产过程中对应时间节点的筒壁温度预测值 fi，fi＝0.0055l
i2-0.5337li+109.4，该模型通过长期跟踪薄板烘丝的生产数据库所建立，具有高度的拟合性和适用性；
[0075]
建立薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性监测系数γi，，其中，表示对算法的结果取绝对值；由于的分布值与对数曲线具有高度的相似性，因此对建立指数评价模型，以常数e为底数，在模型统计和实际质量管控中具有重要的实用性，即当预测值和实际值相同时，
对于质量监测和评价具有较好的表征意义；
[0076]
在plc控制系统中建立γi的监测模式，实时生成γi的相关监测数据和过程曲线，以实现对薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性的实时监测，当遇到生产过程蒸汽品质的稳定性系数超过质量管控标准时，可以实现预警；
[0077]
通过plc控制系统，将γi的实时数值传送至质量控制中心进行存贮，质量控制中心根据实时数据生成相关统计数据进行远程监测，也可对历史数据进行查询和分析。
[0078]
γi的值越接近100％，则薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性越好，各卷烟生产企业可根据自身质量管理要求来制定γi的具体评价考核值；
[0079]
优选地，γi的值可以在生产过程中进行实时的监控和分析统计，也可以在一批烟丝完全生产结束后进行统计分析；
[0080]
优选地，各工厂可结合自身内部质量管理要求，按此发明建立相应的质量管控评价方法(参见下表)，及时对薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性的进行实时监测。蒸汽稳定性的实时监测结果如下表所示：
[0081][0082]
薄板烘丝蒸汽品质在此是指,蒸汽中含冷凝水的多少，也就是指纯蒸汽的程度，蒸汽含冷凝水过多会引起蒸汽实际含热量低,从而使薄板受热面管壁上的温度低。蒸汽含冷凝水的量存在波动，则会导致薄板受热面管壁上的温度波动，从而导致烘丝出口的烟丝水分波动。
[0083]
综上所述，本发明更为具体的实施方式是：
[0084]
1、本发明提供一种薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性的在线监测方法，形成薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性的量化数据，有助于卷烟工厂对蒸汽保障系统的稳定性进行有效监测和评价。解决了传统薄板烘丝机蒸汽品质在批内生产过程的瞬时稳定性难以评价的问题；
[0085]
2、本发明可运用工业自控系统，将生产过程中突发异常情况的进行报警提示，有助于岗位人员及时地在生产过程中采取应对管控措施，最大程度地将蒸汽系统的突发异常情况对产品质量的影响降低。解决了传统薄板烘丝机蒸汽品质的影响难以发现，同时解决了烘丝机突发质量波动时岗位人员难以针对异常情况第一时间采取正确管控办法的问题；
[0086]
3、本发明可通过实时生成的相关数据或图表实现对薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性的在线实时监测和历史数据分析，为生产过程异常问题的原因排查和锁定、问题解决思路以及改进效果验证提供直接或间接的方法支撑，从而有助于进一步提升烘丝工
序质量的精细化控制水平；
[0087]
4、本发明的特点在于借助通过测温仪检测到的冷凝水温度的真实值，通过建立数学模型来预测该冷凝水温度下筒壁温度理论上的对应值，并将理论预测值与通过蒸汽压力换算后显示的筒壁温度值进行比较，从而实现对筒壁温度显示值是否存在异常进甄别和判断，从而实现在生产过程中可以实时监测薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性，为快速发现薄板烘丝机生产过程蒸汽品质问题以及及时采取有效的应急管控措施保障产品生产质量提供可靠依据，同时为生产过程异常问题的原因排查和锁定、问题解决思路以及改进效果验证提供间接的方法支撑，从而进一步提升烘丝工序质量控制的稳定性。
[0088]
最后，需要说明的是，以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：

1.一种薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性的在线监测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照一定时间间隔实时监测烘丝机生产过程中的多组筒壁温度及薄板出口冷凝水温度；(2)基于薄板出口冷凝水温度获取烘丝生产过程中的实际筒壁温度预测值f
i
；(3)基于筒壁温度和实际筒壁温度预测值f
i
建立薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性监测系数γ
i
，根据稳定性监测系数γ
i
的值进行对蒸汽品质稳定性的在线监测，所述γ
i
的值越接近100％，则薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性越好，反之越差。2.根据权利要求1所述的一种薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性的在线监测方法，其特征在于，所述步骤(1)中的筒壁温度的值和薄板出口冷凝水温度的值均是通过各卷烟生产企业对应的数据检测采集系统实时获取得出。3.根据权利要求1所述的一种薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性的在线监测方法，其特征在于，所述步骤(2)中，获取烘丝生产过程中的实际筒壁温度预测值f
i
包括：基于生产过程烘丝机薄板蒸汽出口管道冷凝水实际检测温度的瞬时值确定实际筒壁温度预测值f
i
。4.根据权利要求3所述的一种薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性的在线监测方法，其特征在于，所述实际筒壁温度预测值f
i
包括：通过以下公式来获取烘丝生产过程中的实际筒壁温度预测值f
i
：f
i
＝0.0055l
i2-0.5337l
i
+109.4式中，f
i
为烘丝生产过程中根据冷凝水温度所测算的实际筒壁温度的预测值；l
i
为生产过程烘丝机薄板蒸汽出口管道冷凝水实际检测温度的瞬时值。5.根据权利要求1所述的一种薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性的在线监测方法，其特征在于，所述步骤(3)中，建立薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性监测系数γ
i
包括：基于生产过程烘丝机控制系统通过薄板蒸汽入口的蒸汽压力换算所得到的筒壁温度的瞬时值和烘丝生产过程中根据冷凝水温度所测算的实际筒壁温度的预测值确定稳定性监测系数γ
i
。6.根据权利要求5所述的一种薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性的在线监测方法，其特征在于，基于生产过程烘丝机控制系统通过薄板蒸汽入口的蒸汽压力换算所得到的筒壁温度的瞬时值和烘丝生产过程中根据冷凝水温度所测算的实际筒壁温度的预测值确定稳定性监测系数γ
i
包括：通过以下公式来建立薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性监测系数γ
i
：其中，γ
i
为薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性监测系数；h
i
为生产过程烘丝机控制系统通过薄板蒸汽入口的蒸汽压力换算所得到的筒壁温度的瞬时值，即岗位工控机数采值；l
i
为生产过程烘丝机薄板蒸汽出口管道冷凝水实际检测温度的瞬时值；f
i
为烘丝生产过程中根据冷凝水温度所测算的实际筒壁温度的预测值；表示以常数e为底数，对筒壁
温度预测值除以筒壁温度瞬时值的结果进行对数函数统计，abs表示取绝对值；表示对算法的结果取绝对值。7.根据权利要求5或6所述的一种薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性的在线监测方法，其特征在于，稳定性监测系数γ
i
的值监测薄板烘丝机生产过程中蒸汽品质稳定性包括：将γ
i
的值与第一预设阈值和第二阈值进行比较；以及基于比较结果来监测薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性。8.根据权利要7所述的一种薄板烘丝机生产过程蒸汽品质稳定性的评价方法，其特征在于，基于比较结果来监测薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性包括：a)γ
i
的值≥第一预设阈值时，则薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性的监测结果为稳定性好；b)第一预设阈值＞γ
i
的值≥第二预设阈值时，则薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性的监测结果为有轻微波动；c)第二预设阈值≥γ
i
的值时，则薄板烘丝机生产过程蒸汽品质的稳定性的监测结果为波动较大；其中，第一预设阈值为96％，第二预设阈值为92％。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1-8任意一项所述的方法的步骤。10.如权利要求1-8任意一项所述的一种薄板烘丝机生产过程蒸汽品质稳定性的在线监测方法在警示需要对蒸汽供应管道的冷凝疏水系统进行检修中的应用。