CN114102929B - 硫化机外温监测区间识别方法及外温控制稳定性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮胎硫化领域，具体涉及一种硫化机外温监测区间识别方法及外温控制稳定性评价方法，所述识别方法包括以下步骤：蒸汽阶段到氮气阶段的临界压力氮气阶段到泄压阶段的临界压力其中P_S为蒸汽阶段压力，P_N为氮气阶段压力；临界压力P_升2对应的时刻为t₁，临界压力P_降对应的时刻作为t₂，则外温监测起点为t₁‑b+f,外温监测终点为t₂‑d，外温监测起点与外温监测终点之间为外温监测区间；根据硫化工艺的特点，通过临界压力划分各硫化阶段，并结合硫化机的周期性采样数据，建立硫化机的外温监测区间，可以不受时间点值的限制。

Description

硫化机外温监测区间识别方法及外温控制稳定性评价方法

技术领域

本发明涉及轮胎硫化领域，具体涉及一种硫化机外温监测区间识别方法及外温控制稳定性评价方法。

背景技术

轮胎硫化：由各个部件组合成的半成品胎坯，通过设备上的固定模腔，在一定的时间、温度、压力条件下，发生化学反应，产出成品轮胎的过程；

硫化曲线：轮胎硫化时自动记录的时间、温度、压力曲线；

硫化外温：轮胎硫化时给模具加热的介质温度；

延硫：因停机或设备故障等原因，需通过延长硫化时间来保证轮胎安全硫化；

待机：设备处于等待停机状态。

轮胎硫化过程包括蒸汽阶段、氮气阶段、泄压阶段，轮胎硫化前还具有定型阶段。

现有技术对于轮胎硫化外温的监测体现在轮胎生产的硫化周期内，对于评价蒸锅式硫化机台的外温控制稳定性来说，短期内的某一灶或某几灶的外温数据(外温报警和报警次数)难以表征和量化该机台外温控制的稳定性，无法针对性地开展设备改善，以保证生产工艺稳定。

而且，现有技术中的外温监测区间一般通过开始和结束的时间点值相减，得到持续时间；但硫化机的历史数据往往存在时间乱码，导致无法分析。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种硫化机外温监测区间识别方法及外温控制稳定性评价方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种硫化机外温监测区间识别方法，轮胎硫化机合模后的一个硫化周期包括蒸汽阶段、氮气阶段、泄压阶段；蒸汽阶段包括时长为a的蒸汽一阶段、时长为b的蒸汽二阶段，氮气阶段包括时长为c的氮气一阶段、时长为d的氮气二阶段，泄压阶段的时长为e；其中，蒸汽二阶段包括工艺要求时长为f的外温升温区间以及随后时长为b-f的外温管控区间，氮气一阶段为氮气阶段的外温管控区间，则蒸汽阶段和氮气阶段的外温管控区间即为硫化过程的外温监测区间；轮胎硫化机周期性采样硫化时刻，以及与各硫化时刻对应的外温数据、压力数据；识别方法包括以下步骤：

蒸汽阶段到氮气阶段的临界压力氮气阶段到泄压阶段的临界压力/>其中P_S为蒸汽阶段压力，P_N为氮气阶段压力；

临界压力P_升2对应的时刻为t₁，临界压力P_降对应的时刻作为t₂，则外温监测起点为t₁-b+f,外温监测终点为t₂-d，外温监测起点与外温监测终点之间为外温监测区间。

一种硫化机外温控制稳定性评价方法，使用权利要求1中的识别方法，确定出一个硫化周期内的外温监测区间后：

采集外温监测区间内的最高温度T_max作为该硫化周期的最高外温、采集外温监测区间内的最低温度T_min作为该硫化周期内的最低外温，该硫化周期内的最高外温与最低外温的差值即为波动量T_{外温波动量}，T_{外温波动量}＝T_max-T_min。

具体地，定型阶段到蒸汽阶段的临界压力其中P_定为定型阶段压力；一个硫化周期内，临界压力P_升1对应的时刻为t₃，首次到达硫化工艺所要求外温下限的时刻为t₄，则t₄-t₃-a为升温耗时；将t₄-t₃-a与外温升温区间的工艺要求时长f比较，即可得出升温速度是否满足工艺要求。

具体地，定型阶段到蒸汽阶段的临界压力其中P_定为定型阶段压力；一个硫化周期内，临界压力P_升1对应的时刻为t₃；则上一个硫化周期中临界压力P_降对应的时刻t₂′，至下一个硫化周期中临界压力P_升1对应的时刻t₃所经过的时间减去泄压时间e，即为待机时间。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

本发明根据硫化工艺的特点，结合硫化机的周期性采样数据，通过临界压力划分硫化阶段，建立硫化机的外温监测区间，可以不受时间点值的限制，仅需要知道时间间隔和数据计数即可，对于历史数据的分析更为便利，减少因时间记录乱码导致的数据无法分析；能够批量地、自动地对硫化机台建立外温监测区间，便于后续的硫化机外温控制稳定性评价。

本发明还根据以上建立的外温监测区间，创造性地设置外温稳定性评价指标并从技术上进行数理定义，如最高外温、最低外温、外温波动量、升温耗时、待机时间等，对外温控制情况进行多维度评价，最后统一为硫化机连续生产时外温的综合评价指标“外温波动量达标率”，而不仅仅是判断某一个周期内外温是否在标准范围内；能够有效评价机台外温稳定性，进而快速识别出外温控制不良机台，避免偶发的异常对机台工况的错误评价，有利于设备分级管理。

另外还可以直观看出各机台的待机时间分布，通过调整生产节拍来减少长时间待机导致的延硫，提高作业效率。

附图说明

图1为本发明识别方法、评价方法的流程图；

图2为蒸锅式硫化机的温度变化图；

图3为氮气硫化工艺的阶段划分示意图；

图4为本发明的基础数据图；

图5为本发明硫化外温评价结果图；

图6为本发明外温波动量分布图；

图7为本发明待机时间分段统计图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

本发明中识别方法、评价方法，适用于采用氮气硫化工艺的蒸锅式硫化机的外温稳定性评价，氮气硫化工艺的步序时间较为固定。

如图2所示，蒸锅式硫化机的外温在每一个硫化周期内均呈现先升高、再平缓、最后降低的趋势，由于外温的稳定性与轮胎的硫化效果息息相关，故需要对外温在中途特定的区间内进行监测，这个特定的区间即为外温监测区间(图2虚线区间内)。

轮胎硫化机工作的一个硫化周期包括定型阶段、蒸汽阶段、氮气阶段以及泄压阶段；如图3所示，蒸汽阶段包括时长为a的蒸汽一阶段(第1步)、时长为b的蒸汽二阶段(第2步)，氮气阶段包括时长为c的氮气一阶段(第3步)、时长为d的氮气二阶段(第4步)，泄压阶段(第5步)的时长为e；其中，蒸汽二阶段包括工艺要求时长为f的外温升温区间以及随后时长为b-f的外温管控区间，氮气一阶段为氮气阶段的外温管控区间，则蒸汽阶段和氮气阶段的外温管控区间即为硫化过程的外温监测区间；轮胎硫化机周期性采样硫化时刻，以及与各硫化时刻对应的外温数据、压力数据；所述识别方法包括以下步骤：

蒸汽阶段到氮气阶段的临界压力氮气阶段到泄压阶段的临界压力/>其中P_S为蒸汽阶段压力，P_N为氮气阶段压力；

临界压力P_升2对应的时刻为t₁，临界压力P_降对应的时刻作为t₂，则外温监测起点为t₁-b+f,外温监测终点为t₂-d，外温监测起点与外温监测终点之间为外温监测区间；外温监测起点对应的温度值为外温监测初值，外温监测终点对应的温度值为外温监测终值。

对于氮气硫化工艺，P_定通常为0.04～0.12MPa,P_S通常为1.4～1.6MPa，P_N通常在2.1～2.8MPa，氮气回收压力P_c通常为0.02～0.04Mpa。

临界压力的确定参考道尔顿分压定律以及理想气体状态方程；道尔顿分压定律：某一气体在气体混合物中产生的分压等于在相同温度下它单独占有整个容器时所产生的压力；而气体混合物的总压强等于其中各气体分压之和；理想气体状态方程：在理想气体量不变的情况下(质量或者摩尔数)，PV/T＝nR＝C，其中P是压强,V是体积,T是热力学温度，n是摩尔数,R是理想气体常数,C为常数。当原始数据格式与实际表达有进制转换关系时，临界压力数值也应在上述计算结果基础上对应转化。如蒸汽压力1.6Mpa,原始数据显示为160，有100进制关系，则临界压力也应将上述公式计算结果*100。

第2步切换到第3步时，压力会有瞬间上升(蒸汽阶段压力远小于氮气阶段压力)，气体填充非常快，几乎是一个瞬间的过程，找到第2、3步的升温过程临界压力P_升2对应时刻t₁，往前推移时间b即为外温开始进入时间，再往后推移工艺要求的外温升温时间f，即为外温监测起点。

第4步切换到第5步时，压力会有瞬间下降(泄压阶段的氮气回收压力以及总排压力均远小于氮气阶段压力)，气体释放也较快(氮气回收有背压，不会降至零压)，几乎是一个瞬间的过程，找到第4、5步的降温过程临界压力点P_降，P_降对应时刻再往前推移时间d即为第3、4步的临界点，对应的时刻即为外温监测终点。

该外温监测区间识别方法，根据氮气硫化工艺的特点，通过临界压力划分各硫化阶段，并结合硫化机自身的周期性采样数据，建立硫化机的外温监测区间；能够对不同硫化工艺、不同硫化机台自动地建立每个硫化周期的外温监测区间，便于后续的硫化机外温控制稳定性评价；充分利用了机台PLC记录的温度、压力数据，无需额外加装传感器、设备，降低了现有机台的改造难度。

一种硫化机外温控制稳定性评价方法，使用上述识别方法，确定出一个硫化周期内的外温监测区间后，可以通过计算波动量、升温耗时等评价指标，来识别外温控制不良的机台：

采集外温监测区间内的最高温度T_max作为该硫化周期的最高外温、采集外温监测区间内的最低温度T_min作为该硫化周期内的最低外温，该硫化周期内的最高外温与最低外温的差值即为波动量T_{外温波动量}，T_{外温波动量}＝T_max-T_min。

定型阶段到蒸汽阶段的临界压力其中P_定为定型阶段压力；一个硫化周期内，临界压力P_升1对应的时刻为t₃，首次到达硫化工艺所要求外温下限的时刻为t₄，则t₄-t₃-a为升温耗时，将t₄-t₃-a与外温升温区间的工艺要求时长f比较，即可得出升温速度是否满足工艺要求。

也可以根据需要，建立其他评价指标，有效避免偶发的异常对机台工况的错误评价，有利于设备分级管理。

另外还可以直观看出各机台的待机时间分布：定型阶段到蒸汽阶段的临界压力其中P_定为定型阶段压力；一个硫化周期内，临界压力P_升1对应的时刻为t₃；上一个硫化周期中临界压力P_降对应的时刻t₂′，至下一个硫化周期中临界压力P_升1对应的时刻t₃所经过的时间减去泄压时间e，即为待机时间；通过调整生产节拍来减少长时间待机导致的延硫，提高作业效率。

图4为举例的基础数据图，后续所有指标的评价、统计、作图均以此基础数据为前提。

图5为举例的硫化外温评价结果图，包含机台、样本量及区间、外温波动量达标率及均值、异常点统计、合格率饼图(饼图未显示)等。

图6为举例的外温波动量分布图，根据每一灶的外温特征点基础数据作出趋势图，直观看出整体变化趋势。

图7为本发明待机时间分段统计图，包括输出机台、样本数、待机时间分布比例和饼图(饼图未显示)。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种硫化机外温监测区间识别方法，轮胎硫化机合模后的一个硫化周期包括蒸汽阶段、氮气阶段、泄压阶段；蒸汽阶段包括时长为a的蒸汽一阶段、时长为b的蒸汽二阶段，氮气阶段包括时长为c的氮气一阶段、时长为d的氮气二阶段，泄压阶段的时长为e；其中，蒸汽二阶段包括工艺要求时长为f的外温升温区间以及随后时长为b-f的外温管控区间，氮气一阶段为氮气阶段的外温管控区间，则蒸汽阶段和氮气阶段的外温管控区间即为硫化周期的外温监测区间；轮胎硫化机周期性采样硫化时刻，以及与各硫化时刻对应的外温数据、压力数据；识别方法包括以下步骤：

蒸汽阶段到氮气阶段的临界压力；氮气阶段到泄压阶段的临界压力；其中/>为蒸汽阶段压力，/>为氮气阶段压力；

临界压力对应的时刻为/>，临界压力/>对应的时刻作为/>，则外温监测起点为,外温监测终点为/>，外温监测起点与外温监测终点之间为外温监测区间；

其中，外温为轮胎硫化时给模具加热的介质温度。

2.一种硫化机外温控制稳定性评价方法，其特征在于：使用权利要求1中所述的识别方法，确定出一个硫化周期内的外温监测区间后：

采集外温监测区间内的最高温度作为该硫化周期的最高外温、采集外温监测区间内的最低温度/>作为该硫化周期内的最低外温，该硫化周期内的最高外温与最低外温的差值即为波动量/>，/>。

3.根据权利要求2所述硫化机外温控制稳定性评价方法，其特征在于：定型阶段到蒸汽阶段的临界压力，其中/>为定型阶段压力；一个硫化周期内，临界压力/>对应的时刻为/>，首次到达硫化工艺所要求外温下限的时刻为/>，则/>为升温耗时。

4.根据权利要求2所述硫化机外温控制稳定性评价方法，其特征在于：定型阶段到蒸汽阶段的临界压力，其中/>为定型阶段压力；一个硫化周期内，临界压力/>对应的时刻为/>；则上一个硫化周期中临界压力/>对应的时刻/>，至下一个硫化周期中临界压力/>对应的时刻/>所经过的时间减去泄压时间e，即为待机时间。