[发明专利]铝杆氧化染色工艺参数优化专家系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于铝杆氧化染色工艺多路线的动态参数优化专家系统，属于电子信息技术与自动化控制技术交叉领域。

背景技术

现代铝氧化加工生产现场在多批次、多品种产品需求驱动下产生了多工艺复杂路线的生产特点。但在中小型企业的生产线上做到动态控制和优化是极为困难的，归纳为要集中解决以下4点问题：(1)原材料的质量实时变化问题；(2)生产的混合化学制剂内部配比难测定问题；(3)设备和人为因素的影响；(4)多工艺路线造成的复杂控制问题。传统的铝氧化染色工艺的控制方法开始应用，可以归纳为两类：(1)设计实验根据试验结果进行优化生产；(2)咨询专家或文献资料根据历史经验生产参数组合进行生产。

这两种基本方法在动态环境中效果并不理想，对生产的连续性以及中小企业的实际操作难度考虑不足。具体来说，实验室环境与生产现场的动态因素没有在实验中体现。其次，成本极高并且和无法实时的反应生产现场的变化。因此，由于这些方法的局限性，在面对着生产现场波动频繁的情况下，企业的生产收益大大的降低。

在传统工艺参数优化方法效果不佳的背景下，一些新的融合自动化技术的方法被提出来，可以归类为两种：一是针对生产现场的关键环节的参数进行重点控制；二是对一些关键参数进行建模计算，进而从全局进行控制。

以中国铝业股份有限公司和沈阳东大自动化有限公司共同拥有的专利“一种氧化铝生产过程中苛性比值与溶出率在线检测方法”(200310117214.9)作为第一类新技术的代表。该方法是重点监测铝氧化过程中的关键环节中2个重要指标：苛性比值与溶出率。通过通讯模块将获取的矿浆中一些组合参数输入到计算机中，如：氧化铝、氧化硅、苛性钠、氧化钙及氧化钛的含量、原矿浆的固含、液固比及磨细粒参数及包括各溶出器的温度、压力及原矿浆的流量高压溶出工况等；进而对采集的数据在计算机中应用软测量集成模块处理，从而得到溶出过程的苛性比值与溶出率值。这种方法能够比较精确的预测了苛性比值及溶出率,苛性比值的相对误差均在5％以内。

第二种面向生产全局进行控制的方法则以华东理工大学拥有的专利“工业乙烯裂解炉裂解深度在线优化方法”(CN200910056294)为例进行说明。该发明本发明从工业乙烯裂解全过程进行在线优化，采用生产数据中原料密度、原料直链烷烷烃含量之和、原料正构烷烃异构烷烃含量之比、进料流量、汽烃比、炉管出口温度COT、炉管出口压力,模型输出变量为乙烯收率和丙烯收率(或三烯总收率)的组合为模型输入，根据油品实测值来修正建立的神经网络聚类模型。最后利用SQP方法,以经济效益最大为目标,在裂解深度和汽烃比约束下,确定最优裂解深度值及汽烃比，并在裂解炉的当前裂解深度值附近不断滚动优化。然而，在公开技术文献中直接应用于铝杆氧化染色工艺生产现场的基本没有。

现有的优化技术多是针对单一路线、固定参数组合的优化，并且较少引入信息化和自动化结合技术来解决生产现场动态优化。因此，现有技术在应用中凸显出一系列的问题：

(1)实时优化效果差

在产品多批次，现场动态变化的环境下的等待试验结果才能进一步生产不切实际，并且时间等待产生的动态因素又进一步使得现场环境更复杂。而咨询专家库意见也不能反应当前状态下的实际问题。归结来说，传统方法在实际应用中不具优势。

(2)优化成本高

现有技术并没能形成一整套成熟的自动化优化系统，问题出现时再进行优化，付出的优化成本极高。这些成本来源于：生产停滞、原材料重置。

(3)重预测轻优化

一些现有的技术发明针对生产现场效果的预测提出了有效的方案，但并不针对生产现场产生指导性优化方案。这就意味，即使实时得到了成品的有效成分组合也只能依靠传统方法进行工艺优化，并没形成现场优化的技术。

(4)全局性和适应性差

在非铝氧化染色工艺领域的其他应用领域中出现的一些优化技术，同时考虑的预测和优化的问题。但在全局性能上还需改进，这些技术着重与单一工艺路线或固定环节工艺参数组合的优化上，这意味在优化过程中必然会遗漏人为认为不重要的工艺节点。另外，当现场变化、应用单位自动化水平提升后，固定的优化系统则无法适应需求，应用单位又需要重新建立一整套的优化装置。

发明内容