本發(fā)明涉及起重機控制，尤其是涉及一種封閉出焦環(huán)境下的起重機運行方法。

背景技術(shù)：

1、焦化行業(yè)作為石油化工產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的一環(huán)，一直在能源結(jié)構(gòu)中扮演著重要的角色。石油焦作為一種重要的石油化工原料，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、建材等領(lǐng)域。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，對石油焦的需求量逐年增加，市場潛力巨大。

2、傳統(tǒng)的石油焦生產(chǎn)方法存在諸多弊端，特別是在高溫、高壓的焦化環(huán)境中，機械設(shè)備之間的摩擦和碰撞容易產(chǎn)生火花，從而引發(fā)意外爆炸。起重機作為機械設(shè)備之一，在這種環(huán)境下操作存在著引發(fā)爆炸的風(fēng)險。尤其是在易燃易爆的出焦環(huán)境中，這類風(fēng)險更加顯著。因此，需要對起重機的控制技術(shù)進行升級，確保起重機的起升機構(gòu)、小車機構(gòu)和大車機構(gòu)始終在安全運行速度范圍內(nèi)運行，并能保證較高的運行效率。

3、中國專利（公告號：cn109110682a）公開了一種防爆堆垛機及其防爆堆垛方法；該專利對整個設(shè)備的速度進行嚴(yán)格控制，各方向運行速度均不超過60m/min，符合國家防爆設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)備即使出現(xiàn)金屬之間的撞擊和摩擦也不會出現(xiàn)火花，然而該專利并無法根據(jù)易爆環(huán)境來調(diào)整各個機構(gòu)的運行速度，故其無法應(yīng)用于種封閉出焦環(huán)境中。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開了一種封閉出焦環(huán)境下的起重機運行方法。

2、為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種封閉出焦環(huán)境下的起重機運行方法，包含以下步驟：

4、s1、模型構(gòu)建，建立回歸模型，表達式為：

5、y=β0+β1x1+β2x2+ε

6、其中，y是運行速度（m/s），x1和x2分別是焦池氣體濃度（g/m3）和可燃氣體密度（kg/m3），β0是截距項，β1和β2是對應(yīng)的回歸系數(shù)，ε表示誤差項；

7、s2、擬合優(yōu)度評估，使用r2值來評價回歸模型對數(shù)據(jù)的擬合程度；計算公式為：

8、r2=

9、其中，r2是擬合優(yōu)度，ssres是回歸模型殘差平方和，sstot是回歸模型總平方和；

10、s3、數(shù)據(jù)收集，使用防爆激光掃描儀和防爆定位傳感器實時監(jiān)測焦池氣體濃度x1和可燃氣體密度x2，記錄對應(yīng)的起重機運行速度y作為響應(yīng)變量；

11、s4、回歸分析與參數(shù)估計，使用統(tǒng)計分析工具scikit-learn對數(shù)據(jù)進行線性回歸分析，估計回歸系數(shù)β0，β1，β2，生成回歸方程和相應(yīng)的統(tǒng)計指標(biāo)r2；

12、s5、模型應(yīng)用與速度控制，根據(jù)回歸模型計算出的r2值，評估回歸模型性能，r2值不小于0.85，則將步驟s4得出的回歸模型集成到plc控制系統(tǒng)中；plc控制系統(tǒng)依據(jù)實時監(jiān)測的x1和x2值計算出安全運行速度y，并通過設(shè)置變頻器調(diào)整電機轉(zhuǎn)速至y值。

13、優(yōu)選地，步驟s2中，ssres的計算方法為ssres=∑(yi-i)2；sstot的計算方法為sstot=∑(yi-)2。

14、優(yōu)選地，步驟s3中，數(shù)據(jù)收集后進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，去除異常值和缺失值，或者用鄰近時間點的平均值代替缺失值。

15、優(yōu)選地，還包含動態(tài)調(diào)整與持續(xù)優(yōu)化，持續(xù)監(jiān)測x1和x2，定期利用步驟s4和步驟s5更新估計回歸系數(shù)β0，β1，β2；根據(jù)焦池氣體濃度和可燃氣體密度變化，動態(tài)調(diào)整起重機的運行速度。

16、優(yōu)選地，還包含起重機運行防爆系統(tǒng)，起重機運行防爆系統(tǒng)包含傳感器模塊，數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊，數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，數(shù)據(jù)分析與建模模塊，模型評估模塊，控制系統(tǒng)模塊，用戶界面與監(jiān)控模塊和反饋與優(yōu)化模塊；

17、傳感器模塊用于實時監(jiān)測焦池氣體濃度和可燃氣體密度；數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊用于收集來自傳感器的數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)街醒胩幚韱卧粩?shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于清洗和處理原始數(shù)據(jù)，去除異常值和填補缺失值；數(shù)據(jù)分析與建模模塊用于使用歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練回歸模型，并計算回歸模型參數(shù)；模型評估模塊用于評估模型性能；控制系統(tǒng)模塊用于根據(jù)模型預(yù)測結(jié)果控制起重機的速度；用戶界面與監(jiān)控模塊用于提供操作員界面以監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)并進行手動干預(yù)。

18、優(yōu)選地，步驟s1中ε值與起重機的運行機構(gòu)和工作級別相關(guān)；工作級別a3時，起重機的起升機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.00267～0.0267m/s，小車機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.0267～0.267m/s，大車機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.0267～0.267m/s；工作級別a4時，起升機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.003～0.0333m/s，小車機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.0833～0.25m/s，大車機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.0833～0.25m/s；工作級別a5時，起升機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.00667～0.0667m/s，小車機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.0267～0.267m/s，大車機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.0267～0.267m/s。

19、由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

20、本發(fā)明公開的一種封閉出焦環(huán)境下的起重機運行方法，結(jié)合線性回歸模型、實時監(jiān)測技術(shù)和plc控制系統(tǒng)，為起重機在不同工作級別下的安全運行提供了全面的技術(shù)解決方案；通過線性回歸模型計算出的安全運行速度能夠根據(jù)實時環(huán)境條件，如：焦池氣體濃度和可燃氣體密度，進行動態(tài)調(diào)整，確保起重機始終在安全范圍內(nèi)運行；引入ε值作為誤差項，使得模型更加靈活，可以適應(yīng)不同的工作環(huán)境和需求，提高預(yù)測精度。

21、本發(fā)明進一步對收集的數(shù)據(jù)進行清洗，去除異常值、填補缺失值，確保后續(xù)分析的準(zhǔn)確性。

22、本發(fā)明進一步建立自動化更新機制，定期評估系統(tǒng)性能，并基于最新數(shù)據(jù)更新回歸模型參數(shù)，確保系統(tǒng)的長期性能和可靠性

技術(shù)特征：

1.一種封閉出焦環(huán)境下的起重機運行方法，其特征是，包含以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的封閉出焦環(huán)境下的起重機運行方法，其特征是：步驟s2中，ssres的計算方法為ssres=∑(yi-i)2；sstot的計算方法為sstot=∑(yi-)2。

3.如權(quán)利要求1所述的封閉出焦環(huán)境下的起重機運行方法，其特征是：步驟s3中，數(shù)據(jù)收集后進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，去除異常值和缺失值，或者用鄰近時間點的平均值代替缺失值。

4.如權(quán)利要求1所述的封閉出焦環(huán)境下的起重機運行方法，其特征是：還包含動態(tài)調(diào)整與持續(xù)優(yōu)化，持續(xù)監(jiān)測x1和x2，定期利用步驟s4和步驟s5更新估計回歸系數(shù)β0，β1，β2；根據(jù)焦池氣體濃度和可燃氣體密度變化，動態(tài)調(diào)整起重機的運行速度。

5.如權(quán)利要求1所述的封閉出焦環(huán)境下的起重機運行方法，其特征是：還包含起重機運行防爆系統(tǒng)，起重機運行防爆系統(tǒng)包含傳感器模塊，數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊，數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，數(shù)據(jù)分析與建模模塊，模型評估模塊，控制系統(tǒng)模塊，用戶界面與監(jiān)控模塊和反饋與優(yōu)化模塊；

6.如權(quán)利要求1所述的封閉出焦環(huán)境下的起重機運行方法，其特征是：步驟s1中ε值與起重機的運行機構(gòu)和工作級別相關(guān)；工作級別a3時，起重機的起升機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.00267～0.0267m/s，小車機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.0267～0.267m/s，大車機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.0267～0.267m/s；工作級別a4時，起升機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.003～0.0333m/s，小車機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.0833～0.25m/s，大車機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.0833～0.25m/s；工作級別a5時，起升機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.00667～0.0667m/s，小車機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.0267～0.267m/s，大車機構(gòu)對應(yīng)的ε值為0.0267～0.267m/s。

技術(shù)總結(jié)
一種封閉出焦環(huán)境下的起重機運行方法，涉及起重機控制技術(shù)領(lǐng)域，包含以下步驟：S1、模型構(gòu)建，建立回歸模型；S2、擬合優(yōu)度評估，使用R2值來評價回歸模型對數(shù)據(jù)的擬合程度；S3、使用防爆激光掃描儀和防爆定位傳感器實時監(jiān)測焦池氣體濃度和可燃氣體密度，記錄對應(yīng)的起重機運行速度Y作為響應(yīng)變量；S4、估計回歸系數(shù)，生成回歸方程和相應(yīng)的統(tǒng)計指標(biāo)R<supgt;2</supgt;；S5、模型應(yīng)用與速度控制，將得出的回歸模型集成到PLC控制系統(tǒng)中；依據(jù)實時監(jiān)測的X<subgt;1</subgt;和X<subgt;2</subgt;值計算出安全運行速度Y，并通過設(shè)置變頻器調(diào)整電機轉(zhuǎn)速至Y值本發(fā)明結(jié)合線性回歸模型、實時監(jiān)測技術(shù)和PLC控制系統(tǒng)，為起重機在封閉出焦環(huán)境中的安全運行提供了保障。

技術(shù)研發(fā)人員：丁海洋,單迎歌,崔洪博,周強,張世成,紀(jì)帥朋,趙鵬輝,郭炎龍
受保護的技術(shù)使用者：河南衛(wèi)華重型機械股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6