CN103064291B - 基于doe实验优化洗梗机过程性能参数的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于DOE实验优化洗梗机过程性能参数的方法，具体步骤为：步骤一：确定实验响应为出口含水率和除沙率；步骤二：在洗梗机运行过程中，实时采集洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度的数据，对着三个参数分别绘制控制图，按照控制图判稳规则判定洗梗机是否稳定；步骤三：对洗梗机进行实验，重新采集多组洗梗机的梗流速、水箱温度、网带速度的实验数据；步骤四：将实验数据进行方差分析，获得洗梗机流速、水箱温度、网带速度最佳参数组合；步骤五：将优化后的参数再次进行试验，证明优化后的可靠性；步骤六：将优化后实验数据固化到洗梗机设备中，本发明的洗梗机温度控制能力由0.87提高到1.34，含水率标准差由0.3降低到0.2。

Description

基于DOE实验优化洗梗机过程性能参数的方法
技术领域
本发明涉及一种优化洗梗机过程性能参数的方法，尤其涉及一种基于DOE实验优化洗梗机过程性能参数的方法。
背景技术
洗梗是制梗丝加工环节的重要工序，其主要的作用和任务就是对烟梗增加水分、除尘和去除杂物。洗梗机的工作原理是：烟梗经振槽输送至水槽，再通过水流的流动将漂浮在水面上的烟梗输送到网带上，在这个过程中，使烟梗增加水分、洗去烟末，并使大于水的比重杂物沉人搓板式底槽。
水洗梗的水温、流量以及空压是影响烟梗含水率、除沙率的重要因素，可以通过DOE试验的方法确定设备性能参数。烟梗与湿水充分接触冲刷和有足够时间在水槽停留才是关健；吹扫表面水是为了满足下道工序含水率的要求；水流的速度直接影响着除杂的效果。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于DOE实验优化洗梗机过程性能参数的方法，它具有优化洗梗机过程性能参数、达到高标准的烟梗性能的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于DOE实验优化洗梗机过程性能参数的方法，具体步骤为：
步骤一：根据洗梗机的工艺任务即增加烟梗水分和除去烟梗沙石，确定实验响应为出口含水率和除沙率；
步骤二：在洗梗机运行过程中，实时采集洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度这三个主要参数，将每批数据汇总，分别绘制洗梗流速、水箱温度、网带速度的控制图，按照控制图判稳规则判定洗梗机是否稳定；若洗梗机运行稳定则进入步骤三，若洗梗机运行不稳定则重新调整洗梗机并重复步骤二；
步骤三：对洗梗机进行实验，重新采集多组洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度的实验数据；
步骤四：将洗梗流速、水箱温度、网带速度的实验数据分别进行方差分析，根据含水率的主响应权重和除沙率的关联响应权重确定洗梗机流速、水箱温度、网带速度最佳参数组合；
步骤五：将优化后的洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度的数据再次进行试验，证明优化后的洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度数据的可靠性；
步骤六：将优化后的洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度数据固化到洗梗机设备中。
所述步骤一中所述出口含水率的主响应权重为10，除沙率的关联响应权重为1。
所述步骤二、步骤三中采集洗梗流速、水箱温度和网带速度的具体步骤为：
（2-1）收集洗梗流速与泵频率的一组若干对数据，通过回归分析，建立数学模型y=f（x），y为洗梗流速，x为频率，洗梗流速和泵频率的相关度大于等于80；根据泵频率计算得到洗梗流速；
（2-2）所述温度是纯滞后响应，跟随性较差，利用正交实验对温度实现温度控制，利用热电偶测得水箱温度；
（2-3）收集洗梗机网带速度与网带电机频率的一组若干对数据，进行回归分析，建立数学模型y=f（x）；y为网带速度，x为电机频率，网带速度和电机频率的相关度大于等于80％；根据电机频率计算网带速度。
所述步骤（2-2）的具体步骤为：
（2-21）洗梗机开始预热；
（2--22）利用热电偶检测水箱温度；
（2-23）检测水温是否第一次达到设定温度值，若没有，则设定蒸汽阀门开度，返回步骤（2-22），若达到则进入步骤（2-24）；
（2-24）结束预热进入工作状态，通过热电偶采集的水箱温度反馈，对蒸汽阀门进行调节，使水箱温度保持在设定温度值。
本发明的有益效果：本发明的PID参数使水温的Cpk性能指数提高，洗梗机温度控制能力由0.87提高到1.34，优化洗梗机参数之后，含水率标准差由0.3降低到0.2。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的温度PLC控制流程图；
图3为洗梗机温度优化前后控制能力对比图；
图4为优化前后实施前后含水率数据对比图；
图5为温度PID控制反馈图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于DOE实验优化洗梗机过程性能参数的方法，具体步骤为：
步骤一：根据洗梗机的工艺任务即增加烟梗水分和除去烟梗沙石，确定实验响应为出口含水率和除沙率；
步骤二：在洗梗机运行过程中，实时采集洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度这三个主要参数，将每批数据汇总，分别绘制洗梗流速、水箱温度、网带速度的控制图，按照控制图判稳规则判定洗梗机是否稳定；若洗梗机运行稳定则进入步骤三，若洗梗机运行不稳定则重新调整洗梗机并重复步骤二；
步骤三：对洗梗机进行DOE实验，重新采集多组洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度的实验数据；
步骤四：将洗梗流速、水箱温度、网带速度的实验数据输入到mintable软件中并分别进行方差分析，根据含水率权重和除沙率权重在响应优化器中确定洗梗流速、水箱温度、网带速度最佳参数组合，mintable软件为商用软件；
步骤五：将优化后的洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度的数据再次进行验证试验，证明优化后的洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度数据的可靠性；
步骤六：将优化后的洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度数据固化到洗梗机设备中。
所述步骤一中所述出口含水率的主响应权重为10，除沙率的关联响应权重为1。
所述步骤二、步骤三中采集洗梗流速、水箱温度和网带速度的具体步骤为：
（2-1）收集洗梗机流速与泵频率的一组15对数据，通过回归分析，建立数学模型y=f（x）；y为洗梗流速，x为频率，洗梗流速和泵频率的相关度大于等于80,；在根据泵频率计算得到洗梗流速；
（2-2）所述温度是纯滞后响应，跟随性较差，利用正交实验对温度实现温度控制，利用热电偶测得水箱温度；
（2-3）收集洗梗机网带速度与网带电机频率的一组15对数据，进行回归分析，建立数学模y=f（x）；y为网带速度，x为电机频率，网带速度与电机频率的相关度大于等于80；根据电机频率计算网带速度。
所述步骤（2-2）的具体步骤为：
（2-21）洗梗机开始预热；
（2--22）利用热电偶检测水箱温度；
（2-23）检测水温是否第一次达到设定温度值，若没有，则设定蒸汽阀门开度，返回步骤（2-22），若达到则进入步骤（2-24）；
（2-24）结束预热进入工作状态，通过热电偶采集的水箱温度反馈，对蒸汽阀门进行调节，使水箱温度保持在设定温度值，使水温的Cpk性能指数提高，洗梗机温度控制能力由0.87提高到1.34。
优化洗梗机参数之后，含水率标准差由0.3降低到0.2。
控制图（Control Chart），是对过程质量特性进行测定、记录、评估，从而监察过程是否处于控制状态的一种用统计方法设计的图。图上有中心线（CL，Central Line）、上控制线（UCL，Upper Control Line）和下控制限（LCL，Lower Control Line），并有按时间顺序抽取的样本统计量数值的描点序列。UCL、CL、LCL统称为控制线（Control Line）。中心线是所控制的统计量的平均值，上下控制界限与中心线相距数倍标准差。多数的制造业应用三倍标准差控制界限，如果有充分的证据也可以使用其它控制界限。若控制图中的描点落在UCL与LCL之外或描点在UCL和LCL之间的排列不随机，则表明过程异常。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1. 一种基于DOE实验优化洗梗机过程性能参数的方法，其特征是，具体步骤为： 
步骤一：根据洗梗机的工艺任务即增加烟梗水分和除去烟梗沙石，确定实验响应为出口含水率和除沙率； 
步骤二：在洗梗机运行过程中，实时采集洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度这三个主要参数，将每批数据汇总，分别绘制洗梗流速、水箱温度、网带速度的控制图，按照控制图判稳规则判定洗梗机是否稳定；若洗梗机运行稳定则进入步骤三，若洗梗机运行不稳定则重新调整洗梗机并重复步骤二； 
步骤三：对洗梗机进行实验，重新采集多组洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度的实验数据； 
步骤四：对洗梗流速、水箱温度、网带速度的实验数据分别进行方差分析，根据含水率的主响应权重和除沙率的关联响应权重确定洗梗机流速、水箱温度、网带速度最佳参数组合； 
步骤五：将优化后的洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度的数据再次进行试验，证明优化后的洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度数据的可靠性；
步骤六：将优化后的洗梗机的洗梗流速、水箱温度、网带速度数据固化到洗梗机设备中；
所述步骤二、步骤三中采集洗梗流速、水箱温度和网带速度的具体步骤为： 
（2-1）收集洗梗机流速与泵频率的一组若干对数据，通过回归分析，建立数学模型y=f（x）；y为洗梗流速，x为频率，洗梗流速和泵频率的相关度大于等于80；在根据泵频率计算得到洗梗流速； 
（2-2）所述温度是纯滞后响应，跟随性较差，利用正交实验对温度实现温度控制，利用热电偶测得水箱温度；
  （2-3）收集洗梗机网带速度与网带电机频率的一组若干对数据，进行回归分析，建立数学模型y=f（x）；y为网带速度，x为电机频率，网带速度和电机频率的相关度大于等于80；根据电机频率计算网带速度。
2. 如权利要求1所述基于DOE实验优化洗梗机过程性能参数的方法，其特征是，所述步骤一中所述出口含水率的主响应权重为10，除沙率的关联响应权重为1。
3. 如权利要求1所述基于DOE实验优化洗梗机过程性能参数的方法，其特征是，所述步骤（2-2）的具体步骤为：
 （2-21）洗梗机开始预热；
 （2-22）利用热电偶检测水箱温度；
（2-23）检测水温是否第一次达到设定温度值，若没有，设定蒸汽阀门开度，返回步骤（2-22），若达到则进入步骤（2-24）；
 （2-24）结束预热进入工作状态，通过热电偶采集的水箱温度反馈，对蒸汽阀门开度进行调节，使水箱温度保持在设定温度值。
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