一种基于Cpk的炼油化工装置操控平稳性检验方法

摘要

本发明公开了一种基于Cpk的炼油化工装置操控平稳性检验方法，首先，确定工艺过程的几个关键操作指标，设进行工艺操作的班组或时段有n个；随机抽取不同班组或时段的操作数据，每个关键操作指标至少抽取25个操作数据；分别记录这几个关键控制指标的操作数据，根据过程能力指数Cpk的计算公式，分别计算不同关键指标和不同班组的Cpk值，并根据相应的Cpk值进行比较，越大真好。本发明所述方法消除了过程数据优劣判定时的人为因素，使判定结果更具有公正性和客观性。能够同时对操作数据的离散程度和偏离指标的情况进行反映，能够反映出过程数据偏离指标的可能性，结束了对炼油和化工生产过程中的过程数据波动大小进行描述时，难以量化的历史。

说明书

技术领域

本发明涉及炼油及化工工艺控制领域，具体说是一种基于Cpk的炼油化工生产控制参数平稳性的检验方法，以量化炼油及化工装置操作平稳性好坏。

背景技术

操作参数的平稳性是评判炼油及化工生产过程操作优劣的重要指标。而关于平稳性检验并没有很好地方法和手段，更是无法量化平稳定的好坏。在企业工程实际应用中都是观察操作数据曲线波动情况判断生产过程操作参数是否出现较大偏离，都未偏离时对操作平稳性无法做出明确判断，只能凭主观感觉分析曲线，不同人员查看会有不同的结果，存在较大的缺陷。由于Cpk越高，过程变异越小，产品可靠性越高，故可以用Cpk作为刻画操控平稳性水平高低的一种参数。本发明提供一种基于Cpk的炼油化工装置操控平稳性检验方法。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于Cpk的炼油化工生产控制参数平稳性的检验方法，以对某一时间段的操作平稳性进行评判；以及对不同班次之间操作平稳性水平有无差异进行比较；同时也可以判别操作控制指标是否制定的不合理。

为解决上述技术问题，本发明提供的方法如下：. 一种基于Cpk的炼油化工装置操控平稳性检验方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：确定工艺过程的几个关键操作指标，设为xi；其中i≥1；

步骤二：设进行工艺操作的班组或时段有n个，其中n≥1；随机抽取不同班组或时段的操作数据，每个关键操作指标至少抽取25个操作数据；

步骤三：分别记录这几个关键控制指标的操作数据，记为xi，j，n；其中i≥1；j＝1，2，3，…k；k≥25；n≥1；

步骤四：对每个关键指标的操作数据进行正态性检验，若数据服从正态分布，则直接转到第五步；否则，进行正态转换后转到第五步；

步骤五：根据以下过程能力指数Cpk的计算公式，分别计算不同关键指标和不同班组的Cpk值：

Cpk=min{Cpu, Cpl}，

CpU=（

CpL=（USL-

公式中相关符号的说明如下：

CpL：单侧下限过程能力指数，

CpU：单侧上限过程能力指数，

Cpk：过程能力指数，

LSL：控制指标下限，

USL：控制指标上限，

δ：该组数据的标准差；

步骤六：根据以下公式计算同一班组的过程能力指数，该指数为同一班组所有控制指标xi的Cpk值的平均值：

比较不同班组的Cpk，Cpk值越大的班组操作平稳性越好；同一班组不同时段也可以按此公式比较；

步骤七：对同一操作参数，所有班组或时段的Cpk计算值都大于2或小于0.67，则说明操作指标制定过于宽泛或范围过窄。

进一步的：所述几个关键操作指标包括压力、流量、温度、时间参数中的一个或两个以上。

进一步的：在步骤5中，当指标控制规格只有上限或下限时，可用Cpk=CpU或Cpk=CpL进行计算。

本发明的优点是：本发明所述方法消除了过程数据优劣判定时的人为因素，使判定结果更具有公正性和客观性。能够同时对操作数据的离散程度和偏离指标的情况进行反映，能够反映出过程数据偏离指标的可能性，结束了对炼油和化工生产过程中的过程数据波动大小进行描述时，难以量化的历史。能更真实和全面的反应出炼油及化工生产过程中的各项控制参数的可靠性和稳定性，并消除人为因素的影响。

附图说明

图1是本发明一实施例示意图。

图中序号说明：1-关键控制指标；2-控制指标中心；3-操作数据。

具体实施方式

本发明公开了一种基于Cpk的炼油化工装置操控平稳性检验方法，包括如下步骤：

步骤一：确定工艺过程的几个关键操作指标，设为xi；其中i≥1且为整数；

步骤二：设进行工艺操作的班组或时段有n个，其中n≥1且为整数；随机抽取不同班组或时段的操作数据，每个关键操作指标至少抽取25个操作数据；（越多越好， DCS系统或实时数据库自动采集数据最佳）；

步骤三：分别记录这几个关键控制指标的操作数据，记为xi，j，n；其中i≥1且为整数；j＝1，2，3，…k；k≥25且为整数；n≥1且为整数；

步骤四：对每个关键指标的操作数据进行正态性检验，若数据服从正态分布，则直接转到第五步；否则，进行正态转换后转到第五步；

步骤五：根据以下过程能力指数Cpk的计算公式，分别计算不同关键指标和不同班组的Cpk值：

Cpk=min{Cpu, Cpl}，

CpU=（

CpL=（USL-

公式中相关符号的说明如下：

CpL：单侧下限过程能力指数

CpU：单侧上限过程能力指数

Cpk：过程能力指数

LSL：控制指标下限

USL：控制指标上限

δ：该组数据的标准差

步骤六：根据以下公式计算同一班组的过程能力指数，该指数为同一班组所有控制指标xi的Cpk值的平均值：

比较不同班组的Cpk，Cpk值越大的班组操作平稳性越好；同一班组不同时段也可以按此公式比较；

步骤七：对同一操作参数，所有班组或时段的Cpk计算值都大于2或小于0.67，则说明操作指标制定过于宽泛或范围过窄。

优选的：所述几个关键操作指标包括温度（差）、压力（差）、流量（差、比）、阀位、流速、液位（料位）、浓度（含量）等数据，数量为其中的一个或两个及以上。

优选的：在步骤5中，当指标控制规格只有上限或下限时，可用Cpk=CpU或Cpk=CpL进行计算。

假如有n个时段或班组进行生产操作(n≥1)，确定该工艺过程的几个关键操作指标(考虑到工程应用实际，一般可以为1～10个)，假定为xi(i≥1)，要求操作时按照控制指标进行操作（控制指标一般分为控制上限和控制下限）。在进行操作平稳性比较时，可随机抽选该时段或班组至少25数据个作为样本（数据越多越好，采用DCS系统或实时数据库自动采集数据最佳），记录这几个关键特性参数的操作数据xij(i≥1；j＝1，2，3，…k,k≥25)，计算Cpk。当操作班组不是同一班组时，那么将不同班组操作数据计算Cpk，比较大小后，可以判定出不同班组操作稳定性的差别。当操作班组是同一班组时，将不同时段的操作数据抽检计算Cpk，比较大小后，可以判定出不同时段的操作稳定性差别。当所有班组或时段操作数据Cpk均过大（大于2）或过小（小于0.67），则操作控制指标制定不合理，需作出更改。

如图1所示有A、B、C三种数据分布情况。当操作数据为以上图中A、B、C三种情况时，A、B、C为三个班组或时段，通过过去的方法平均值计算得出的平稳率均为100%，而实际上A的过程数据集中性不如C，B得过程数据偏离控制中心的情况大于C。而通过过程能力指数计算，可以得出C过程的CPK＞A，且大于B。同时，A和B也会得出相同或不同的CPK值，可以量化的反应其超出控制指标的可能性。与真实情况完全相符，有效的判定了操控平稳性。

本发明所述方法消除了过程数据优劣判定时的人为因素，使判定结果更具有公正性和客观性。能够同时对操作数据的离散程度和偏离指标的情况进行反映，能够反映出过程数据偏离指标的可能性，结束了对炼油和化工生产过程中的过程数据波动大小进行描述时，难以量化的历史。能更真实和全面的反应出炼油及化工生产过程中的各项控制参数的可靠性和稳定性，并消除人为因素的影响。