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      熱交換器中的異常情況預(yù)防的制作方法

      文檔序號(hào):6311112閱讀:367來(lái)源:國(guó)知局
      專(zhuān)利名稱(chēng):熱交換器中的異常情況預(yù)防的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本公開(kāi)內(nèi)容總的來(lái)說(shuō)涉及過(guò)程控制裝置中的異常情況預(yù)防,更具體地說(shuō),涉及熱交換器中的異常情況預(yù)防?!?br> 背景技術(shù)
      過(guò)程控制系統(tǒng),例如化學(xué)、石油、或其他過(guò)程中所使用的過(guò)程控制系統(tǒng),通常包括一個(gè)以上以可通信方式連接至至少一個(gè)主機(jī)或操作員工作站的集中式或分散式過(guò)程控制器。過(guò)程控制器通常還通過(guò)模擬總線(xiàn)、數(shù)字總線(xiàn)或模擬/數(shù)字相結(jié)合的總線(xiàn)連接至諸如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之類(lèi)的一個(gè)以上過(guò)程控制和儀表設(shè)備?,F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以是例如閥、閥定位器、開(kāi)關(guān)、變送器和傳感器(例如溫度傳感器、壓力傳感器和流速傳感器),它們位于加工廠環(huán)境中,并在諸如開(kāi)啟或關(guān)閉閥和測(cè)量過(guò)程參數(shù)、增加或減小流體流量等的過(guò)程中施行功能。諸如符合公知的FOUNDATION Fieldbus (以下稱(chēng)作Fieldbus)協(xié)議或高速可尋址遠(yuǎn)程變送器(HART )協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之類(lèi)的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備還施行控制運(yùn)算、報(bào)警功能和過(guò)程控制器中通常實(shí)現(xiàn)的其它控制功能。通常位于加工廠環(huán)境中的過(guò)程控制器接收表示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所進(jìn)行的或所關(guān)聯(lián)的過(guò)程測(cè)量值或過(guò)程變量的信號(hào)和/或與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有關(guān)的其它信息,并執(zhí)行控制器應(yīng)用程序??刂破鲬?yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)例如不同的控制模塊,這些控制模塊進(jìn)行過(guò)程控制決策,基于所接收的信息生成控制信號(hào),并且與諸如HARTlP Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之類(lèi)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中正在施行的控制模塊或塊一起協(xié)調(diào)工作。過(guò)程控制器中的控制模塊通過(guò)通信線(xiàn)路或信號(hào)路徑向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)送控制信號(hào),從而控制過(guò)程的操作。來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和過(guò)程控制器的信息對(duì)于諸如操作員工作站、維護(hù)工作站、個(gè)人計(jì)算機(jī)、手持設(shè)備、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)告發(fā)生器、集中式數(shù)據(jù)庫(kù)等的一個(gè)以上其它硬件設(shè)備可用,從而使操作員或維護(hù)人員能夠施行針對(duì)過(guò)程的期望的功能,例如改變過(guò)程控制例程的設(shè)置、更改過(guò)程控制器或智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的控制模塊的操作、查看過(guò)程的當(dāng)前狀態(tài)或加工廠中的特定設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)、查看由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和過(guò)程控制器生成的警報(bào)、對(duì)過(guò)程的操作進(jìn)行仿真以訓(xùn)練人員或測(cè)試過(guò)程控制軟件,以及診斷加工廠中的問(wèn)題或硬件故障。盡管典型的加工廠有諸如閥、變送器、傳感器等的連接至一個(gè)以上過(guò)程控制器的很多過(guò)程控制和儀表設(shè)備,但是還有對(duì)過(guò)程操作來(lái)說(shuō)也是必需的或與過(guò)程操作有關(guān)的很多其它支持設(shè)備。這些附加設(shè)備包括例如位于典型工廠中的諸多位置的供電裝置、發(fā)電和配電裝置、諸如渦輪機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等的旋轉(zhuǎn)裝置。盡管該附加裝置不一定會(huì)產(chǎn)生或使用過(guò)程變量,并且在很多情況下不會(huì)為了影響過(guò)程操作而被控制或甚至被連接至過(guò)程控制器,但是該裝置對(duì)于過(guò)程的正確操作來(lái)說(shuō)很重要,并且最終是過(guò)程的正確操作所必需的。已知的是,在加工廠環(huán)境中,尤其是在具有大量現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和支持裝置的加工廠中,經(jīng)常會(huì)有問(wèn)題出現(xiàn)。這些問(wèn)題可能是壞了的或故障的設(shè)備,諸如軟件例程之類(lèi)的邏輯元件駐留在不正確的模式,過(guò)程控制環(huán)路被不正確地調(diào)諧,加工廠中的設(shè)備之間的通信失敗一次以上,等等。這些和其它問(wèn)題實(shí)際上會(huì)同時(shí)出現(xiàn)多個(gè),通常會(huì)導(dǎo)致過(guò)程在異常狀態(tài)下操作(即加工廠處于異常情況),這經(jīng)常與加工廠的次最佳性能相關(guān)聯(lián)。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了很多診斷工具和應(yīng)用程序來(lái)探測(cè)和確定加工廠中問(wèn)題的產(chǎn)生原因,并且一旦問(wèn)題發(fā)生并被探測(cè)到,就協(xié)助操作員或維護(hù)人員診斷并校正這些問(wèn)題。例如,通常通過(guò)諸如直接或無(wú)線(xiàn)總線(xiàn)、以太網(wǎng)、調(diào)制解調(diào)器、電話(huà)線(xiàn)等的通信連接連接至過(guò)程控制器的操作員工作站具有適于運(yùn)行諸如由愛(ài)默生過(guò)程管理公司出售的DeltaV 和Ovationit'.控制系統(tǒng)之類(lèi)的軟件的處理器和存儲(chǔ)器。這些控制系統(tǒng)具有大量的控制模塊和控制環(huán)路診斷工·具。維護(hù)工作站可以通過(guò)用于過(guò)程控制(OPC)的對(duì)象連接和嵌入(OLE)連接、手持連接等以可通信方式連接至過(guò)程控制設(shè)備。工作站通常包括被設(shè)計(jì)為查看由加工廠中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生成的維護(hù)警報(bào)和警告、對(duì)加工廠中的設(shè)備進(jìn)行測(cè)試并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和加工廠中的其它設(shè)備施行維護(hù)活動(dòng)的一個(gè)以上應(yīng)用程序。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出類(lèi)似的診斷應(yīng)用程序來(lái)診斷加工廠中的支持裝置的問(wèn)題。諸如AMS 程序組來(lái)自愛(ài)默生過(guò)程管理公司的智能設(shè)備管理器之類(lèi)的商用軟件能夠與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信,并存儲(chǔ)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有關(guān)的數(shù)據(jù),以確定并跟蹤現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作狀態(tài)。同時(shí)參考名稱(chēng)為“Integrated Communication Network for use in a Field DeviceManagement System (用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理系統(tǒng)的集成通信網(wǎng)絡(luò))”的美國(guó)專(zhuān)利No. 5, 960, 214。在某些情況下,AMS 程序組智能設(shè)備管理器軟件可以用來(lái)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信以改變現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的參數(shù),從而使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身運(yùn)行諸如自校準(zhǔn)例程或自診斷例程之類(lèi)的應(yīng)用程序,以獲取關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)或健康等的信息。這些信息可以包括例如狀態(tài)信息(例如是否發(fā)生了警報(bào)或其它類(lèi)似的事件)、設(shè)備配置信息(例如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備當(dāng)前或可能被配置的方式以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所使用的測(cè)量單元的類(lèi)型)、設(shè)備參數(shù)(例如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備范圍值和其它參數(shù))等。當(dāng)然,這些信息可以被維護(hù)人員用來(lái)監(jiān)控、維護(hù)和/或診斷現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的問(wèn)題。類(lèi)似地,很多加工廠都包括諸如CSI系統(tǒng)所提供的Machinery Health"'應(yīng)用程序之類(lèi)的裝置監(jiān)控和診斷應(yīng)用程序,或用于監(jiān)控、診斷和優(yōu)化各種旋轉(zhuǎn)裝置的操作狀態(tài)的任意其它已知應(yīng)用程序。維護(hù)人員經(jīng)常使用這些應(yīng)用程序來(lái)維護(hù)或檢查工廠中的旋轉(zhuǎn)裝置的性能,以確定旋轉(zhuǎn)裝置的問(wèn)題,并確定旋轉(zhuǎn)裝置是否必須被修理或替換以及修理或替換的時(shí)間。類(lèi)似地,很多過(guò)程工廠包括電力控制和診斷應(yīng)用程序,例如由Liebert和ASCO公司提供的那些電力控制和診斷應(yīng)用程序,以控制并維護(hù)發(fā)電和配電裝置。同時(shí)已知的是,在加工廠中運(yùn)行諸如實(shí)時(shí)優(yōu)化器(RT0+)之類(lèi)的控制優(yōu)化應(yīng)用程序,以?xún)?yōu)化加工廠的控制活動(dòng)。這種優(yōu)化應(yīng)用程序通常使用復(fù)雜的算法和/或加工廠的模型預(yù)測(cè)可以以何種方式改變輸入以針對(duì)諸如利潤(rùn)之類(lèi)的某個(gè)期望的優(yōu)化變量?jī)?yōu)化加工廠的操作。這些和其它診斷和優(yōu)化應(yīng)用程序通常以全系統(tǒng)為基礎(chǔ)在一個(gè)以上操作員或維護(hù)工作站中實(shí)現(xiàn),并且可以給操作員或維護(hù)人員提供關(guān)于加工廠或加工廠中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和裝置的操作狀態(tài)的預(yù)配置顯示。典型的顯示包括接收過(guò)程控制器或加工廠中的其它設(shè)備所生成的警報(bào)的報(bào)警顯示、指示過(guò)程控制器和加工廠中的其它設(shè)備的操作狀態(tài)的控制顯示、指示加工廠中的設(shè)備的操作狀態(tài)的維護(hù)顯示等。同樣地,這些和其它診斷應(yīng)用程序可以使操作員或維護(hù)人員能夠重新調(diào)諧控制環(huán)路或重新設(shè)置其它控制參數(shù),以運(yùn)行對(duì)一個(gè)以上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的測(cè)試,從而確定那些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài),或校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或其它裝置。盡管這些多種應(yīng)用程序和工具可以方便加工廠中的問(wèn)題識(shí)別和校正,但是這些診斷應(yīng)用程序通常被配置為僅在加工廠中已經(jīng)發(fā)生問(wèn)題之后使用,因此這些診斷應(yīng)用程序僅在加工廠中已經(jīng)存在異常情況之后使用。不幸的是,在使用這些工具來(lái)探測(cè)、識(shí)別和校正異常情況之前,異常情況可能已經(jīng)存在一段時(shí)間。延遲的異常情況處理可能導(dǎo)致問(wèn)題被探測(cè)、識(shí)別和校正期間加工廠的次最佳性能。在很多情況下,控制操作員首先基于警報(bào)、警告或加工廠的不良性能探測(cè)到存在問(wèn)題。然后操作員會(huì)通知潛在問(wèn)題的維護(hù)人員。維護(hù)人員可能探測(cè)到或探測(cè)不到實(shí)際的問(wèn)題,并且可能在實(shí)際運(yùn)行測(cè)試或其它診斷應(yīng)用程序之前需要進(jìn)一步的提示,或施行識(shí)別其它活動(dòng)所需的實(shí)際問(wèn)題。一旦問(wèn)題被識(shí)別出,維護(hù)人員就可能需要定購(gòu)零件并調(diào)度維護(hù)程序,所有這些都會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題的發(fā)生與該問(wèn)題的校正之間有很長(zhǎng)的·時(shí)間段。在該延遲期間,加工廠可能在通常與工廠的次最佳操作相關(guān)聯(lián)的異常情況下運(yùn)行。另外,很多加工廠可能會(huì)經(jīng)歷在相對(duì)較短的時(shí)間量?jī)?nèi)在工廠中產(chǎn)生嚴(yán)重的代價(jià)或損壞的異常情況。例如,如果某些異常情況存在,則即使存在極短的時(shí)間量,這些異常情況也會(huì)引起對(duì)裝置的重大損壞、原材料的損耗或明顯不期望的停工。因此,僅僅在問(wèn)題已經(jīng)發(fā)生后探測(cè)工廠中的問(wèn)題,則不管該問(wèn)題被校正得多快,都會(huì)在加工廠中導(dǎo)致嚴(yán)重的損耗或損壞。因此,期望首先嘗試預(yù)防異常情況的出現(xiàn),而不是在異常情況出現(xiàn)后再?lài)L試作出反應(yīng)并校正加工廠中的問(wèn)題。在名稱(chēng)為“Root Cause Diagnostics (根本原因診斷)”的現(xiàn)為美國(guó)專(zhuān)利No. 7,085,610的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 09/972,078 (部分基于現(xiàn)為美國(guó)專(zhuān)利No. 6,017,143的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 08/623,569)中公開(kāi)的一種技術(shù),可以用于在異常情況實(shí)際出現(xiàn)之前預(yù)測(cè)加工廠中的異常情況。這兩個(gè)申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容由此通過(guò)引用將合并于此。一般而言,該技術(shù)在加工廠中的諸如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之類(lèi)的多個(gè)設(shè)備中的每一個(gè)設(shè)備中布置統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集和處理塊或統(tǒng)計(jì)處理監(jiān)控(SPM)塊。該統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集和處理塊采集過(guò)程變量數(shù)據(jù),并確定與所采集的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的某些統(tǒng)計(jì)測(cè)量值,例如均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)差等。然后這些統(tǒng)計(jì)測(cè)量值被發(fā)送給用戶(hù)并被分析,以得出表示已知異常情況在未來(lái)發(fā)生的模式。一旦系統(tǒng)預(yù)測(cè)到異常情況,即采取措施以校正潛在的問(wèn)題,并避免異常情況。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出用于監(jiān)控和探測(cè)加工廠中的問(wèn)題的其它技術(shù)。這種技術(shù)之一稱(chēng)作統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC)。SPC已被用于監(jiān)控與過(guò)程相關(guān)聯(lián)的變量,并當(dāng)品質(zhì)變量偏離其“統(tǒng)計(jì)”標(biāo)準(zhǔn)時(shí)向操作員告警。利用SPC,可以使用諸如關(guān)鍵品質(zhì)變量之類(lèi)的小樣本變量來(lái)生成針對(duì)小樣本的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。然后,將針對(duì)小樣本的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于較大樣本的該變量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。該變量可以由實(shí)驗(yàn)室或分析器生成,或從歷史數(shù)據(jù)庫(kù)獲取。當(dāng)小樣本的均值或標(biāo)準(zhǔn)差偏離大樣本的均值或標(biāo)準(zhǔn)差某一預(yù)定量時(shí),生成SPC警報(bào)。SPC的目的在于避免基于小樣本的正常統(tǒng)計(jì)偏差來(lái)進(jìn)行過(guò)程調(diào)節(jié)。小樣本的均值或標(biāo)準(zhǔn)差的圖表可以在與控制操縱臺(tái)分離的操縱臺(tái)上顯示給操作員。另一技術(shù)對(duì)多個(gè)變量進(jìn)行分析,并被稱(chēng)為多變量統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(MSPC)。該技術(shù)使用諸如主成分分析(PCA)和偏最小二乘(PLS)之類(lèi)的分析歷史數(shù)據(jù)的算法創(chuàng)建過(guò)程的統(tǒng)計(jì)模型。具體來(lái)說(shuō),對(duì)與正常操作對(duì)應(yīng)的變量樣本和與異常操作對(duì)應(yīng)的變量樣本進(jìn)行分析,以生成模型來(lái)確定什么時(shí)候應(yīng)當(dāng)生成警報(bào)。一旦定義了模型,就可以給模型提供與當(dāng)前過(guò)程對(duì)應(yīng)的變量,如果變量指示異常操作,則該模型可以生成警報(bào)。再一技術(shù)包括使用可配置的過(guò)程模型探測(cè)加工廠中過(guò)程的異常操作。該技術(shù)包括與加工廠的若干離散操作對(duì)應(yīng)的多個(gè)回歸模型。加工廠中的回歸模型在名稱(chēng)為“Methodand system for Detecting Abnormal Operation in a Process Plant (用于探測(cè)力口工廠中的異常操作的方法和系統(tǒng))”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 11/492,467中被公開(kāi),該申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容由此通過(guò)引用合并于此?;貧w模型確定被觀察的過(guò)程是否嚴(yán)重偏離該模型的正常輸出。如果發(fā)生了嚴(yán)重偏離,則該技術(shù)警告操作員,或以其它方式使該過(guò)程返回正常的操作范圍。使用基于模型的性能監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù),諸如基于相關(guān)的模型、第一原理模型或回歸模型之類(lèi)的將過(guò)程輸入與過(guò)程輸出相關(guān)的模型被使用。對(duì)于回歸建模,確定因變過(guò)程變量·與一個(gè)以上自變量之間的關(guān)聯(lián)或函數(shù)。該模型可以通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)部調(diào)諧常數(shù)或偏置項(xiàng)而被校準(zhǔn)為實(shí)際的工廠操作。該模型可用于預(yù)測(cè)過(guò)程什么時(shí)候轉(zhuǎn)向異常狀況,并警告操作員采取行動(dòng)。在實(shí)際行為與預(yù)測(cè)行為之間存在嚴(yán)重偏離時(shí)或在計(jì)算出的效率參數(shù)上有顯著變化時(shí),可以生成警報(bào)。基于模型的性能監(jiān)控系統(tǒng)通常覆蓋像單個(gè)單元操作(例如泵、壓縮機(jī)、柱等)一樣小的操作,或覆蓋組成加工廠的過(guò)程單元(例如原油蒸餾單元、流體催化裂化單元(FCCU)、重整器等)的操作的組合。特定的一塊過(guò)程裝置是熱交換器。熱交換器在一端取得較冷流體而在另一段取得較熱流體。當(dāng)兩種流體經(jīng)過(guò)熱交換器時(shí),熱量從較熱流體傳到較冷流體。熱交換器中一種普遍的異常狀況是淤塞。當(dāng)來(lái)自一種或兩種流體的殘留材料堆積到熱交換器的內(nèi)壁上時(shí),發(fā)生淤塞。當(dāng)發(fā)生淤塞時(shí),熱交換器的性能惡化,使得同樣的流體量不會(huì)傳送同樣多的熱量。而且,隨著淤塞材料堆積,供流體流經(jīng)的橫截面積減小,因此或者是不會(huì)有同樣多的流體流過(guò),或者是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如泵)需要更加努力地工作以迫使流體經(jīng)過(guò)。由于熱交換器的惡化會(huì)對(duì)工廠的其它部分生成負(fù)面影響,因此期望盡早探測(cè)到淤塞,從而采取校正行動(dòng)。

      發(fā)明內(nèi)容
      公開(kāi)了在熱交換器中的異常情況預(yù)防的前提下方便監(jiān)控和診斷過(guò)程控制系統(tǒng)及其任何元件的系統(tǒng)和方法。監(jiān)控和診斷熱交換器中的故障包括統(tǒng)計(jì)分析技術(shù),例如回歸和負(fù)荷跟蹤。具體來(lái)說(shuō),可以從正在操作的熱交換器中采集在線(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)。該過(guò)程數(shù)據(jù)可以表示在過(guò)程在線(xiàn)并且正常操作時(shí)該過(guò)程的正常操作。統(tǒng)計(jì)分析可用于基于采集的數(shù)據(jù)來(lái)開(kāi)發(fā)過(guò)程的回歸模型,并且回歸模型可以與采集的過(guò)程數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)??商鎿Q地,或結(jié)合地,可以施行過(guò)程的監(jiān)控,其利用通過(guò)使用統(tǒng)計(jì)分析開(kāi)發(fā)出的該過(guò)程的回歸模型以基于回歸模型的參數(shù)產(chǎn)生輸出。該輸出可以包括基于模型結(jié)果的統(tǒng)計(jì)輸出,基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)、過(guò)程變量極限或模型組件的歸一化過(guò)程變量以及基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)和模型組件的過(guò)程變量額定值。每個(gè)輸出可以用于生成用于過(guò)程監(jiān)控和診斷的可視化顯示,并施行警報(bào)診斷,以探測(cè)熱交換器中的異常情況。


      圖I是具有分布式過(guò)程控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的加工廠的示例性框圖,其中分布式過(guò)程控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)以上操作員和維護(hù)工作站、控制器、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和支持裝置;圖2是圖I的加工廠的一部分的示例性框圖,示出位于包括熱交換器的加工廠的不同元件中的異常情況預(yù)防系統(tǒng)的各種部件之間的通信互連;圖3是外殼和管道熱交換器的一個(gè)示例;圖4是用于熱交換器的采用可擴(kuò)展回歸算法的熱交換器異常情況預(yù)防模塊的圖;圖5是熱交換器中使用熱交換器異常情況預(yù)防模塊的異常情況預(yù)防的流程圖的一個(gè)示例;
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      圖6是對(duì)熱交換器異常情況預(yù)防模塊進(jìn)行初始訓(xùn)練的示例的流程圖;圖7A是描繪熱交換器中的過(guò)程變量的正常操作范圍的圖的一個(gè)示例;圖7B是描繪針對(duì)熱交換器中的過(guò)程變量的正常操作范圍的模型的圖的一個(gè)示例;圖8是可以使用圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的示例方法的流程圖;圖9A是示出所接收的數(shù)據(jù)集和在熱交換器異常情況預(yù)防模塊的監(jiān)控狀態(tài)期間生成的對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)值的圖;圖9B是示出所接收的另一數(shù)據(jù)集和由熱交換器異常情況預(yù)防模塊生成的對(duì)應(yīng)的另一預(yù)測(cè)值的圖;圖9C是示出所接收的超出熱交換器異常情況預(yù)防模塊的有效范圍的數(shù)據(jù)集的圖;圖IOA是示出在熱交換器異常情況預(yù)防模塊的學(xué)習(xí)狀態(tài)期間采集的不同操作區(qū)域中的并且可以由熱交換器異常情況預(yù)防模塊用來(lái)開(kāi)發(fā)在不同操作區(qū)域中的第二回歸模型的多個(gè)數(shù)據(jù)集的圖;圖IOB是示出使用圖IOA的多個(gè)數(shù)據(jù)集開(kāi)發(fā)出的第二回歸模型的圖;圖IOC是示出更新后的模型及其有效性范圍并且示出所接收的數(shù)據(jù)集和在熱交換器異常情況預(yù)防模塊的監(jiān)控狀態(tài)期間所生成的對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)值的圖;圖11是更新熱交換器異常情況預(yù)防模塊的模型的示例方法的流程圖;圖12是與諸如圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊之類(lèi)的熱交換器異常情況預(yù)防模塊的可替換操作對(duì)應(yīng)的示例狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖;圖13是在熱交換器異常情況預(yù)防模塊的學(xué)習(xí)狀態(tài)下操作的示例方法的流程圖;圖14是更新熱交換器異常情況預(yù)防模塊的模型的示例方法的流程圖;圖15是在熱交換器異常情況預(yù)防模塊的監(jiān)控狀態(tài)下操作的示例方法的流程圖;圖16是采用用于熱交換器的負(fù)荷跟蹤算法的可替換熱交換器異常情況預(yù)防模塊的圖;圖17是圖16中所示的診斷塊的詳細(xì)框圖;圖18是示出一個(gè)數(shù)組的數(shù)據(jù)點(diǎn)的表格和當(dāng)該數(shù)組包括兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)由該數(shù)組中的數(shù)據(jù)點(diǎn)定義的函數(shù)的對(duì)應(yīng)圖;圖19是示出一個(gè)數(shù)組的數(shù)據(jù)點(diǎn)的表各和當(dāng)該數(shù)組包括三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)由該數(shù)組中的數(shù)據(jù)點(diǎn)定義的函數(shù)的對(duì)應(yīng)圖;圖20是示出一個(gè)數(shù)組的數(shù)據(jù)點(diǎn)的表格和當(dāng)該數(shù)組包括四個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)由該數(shù)組中的數(shù)據(jù)點(diǎn)定義的函數(shù)的對(duì)應(yīng)圖;圖21是示出一個(gè)數(shù)組的數(shù)據(jù)點(diǎn)的表格和當(dāng)該數(shù)組包括六個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)由該數(shù)組中的數(shù)據(jù)點(diǎn)定義的函數(shù)的對(duì)應(yīng)圖;圖22是示出由三個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)點(diǎn)形成的三角形和通過(guò)從將監(jiān)控變量建模為負(fù)荷變量的函數(shù)的數(shù)組中移除數(shù)據(jù)點(diǎn)產(chǎn)生的誤差量的圖;圖23是將監(jiān)控變量建模為圖21中所示的負(fù)荷變量的函數(shù)的函數(shù)并且數(shù)據(jù)點(diǎn)之一被移除的圖;圖24是將監(jiān)控變量建模為負(fù)荷變量的函數(shù)并探測(cè)異常狀況的方法的流程圖;·圖25是用于熱交換器中的異常情況預(yù)防的操作員顯示的一個(gè)示例;圖26是用于熱交換器中的異常情況預(yù)防的操作員顯示的另一示例;圖27是用于熱交換器中的異常情況預(yù)防的操作員顯示的又一示例。
      具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參見(jiàn)圖1,可實(shí)現(xiàn)異常情況預(yù)防系統(tǒng)的示例加工廠10包括通過(guò)一個(gè)以上通信網(wǎng)絡(luò)與支持裝置一起互連的若干個(gè)異常情況預(yù)防系統(tǒng)。過(guò)程控制系統(tǒng)12可以是諸如PROVOX或RS3系統(tǒng)之類(lèi)的傳統(tǒng)過(guò)程控制系統(tǒng),也可以是任何其它控制系統(tǒng),所述其它控制系統(tǒng)包括連接至控制器12B和輸入/輸出(I/O)卡12C的操作員接口 12A,控制器12B和輸入/輸出(I/O)卡12C又連接至諸如模擬和HARTe現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15之類(lèi)的各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。過(guò)程控制系統(tǒng)14可以是分布式過(guò)程控制系統(tǒng),包括通過(guò)諸如以太網(wǎng)總線(xiàn)之類(lèi)的總線(xiàn)連接至一個(gè)以上分布式控制器14B的一個(gè)以上操作員接口 14A??刂破?4B可以是例如得克薩斯州奧斯汀市的愛(ài)默生過(guò)程管理公司銷(xiāo)售的DeltaV 控制器或任何其它期望類(lèi)型的控制器??刂破?4B通過(guò)I/O設(shè)備連接到一個(gè)以上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備16,例如HARTs)i^Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,或任何其它包括例如使用PROFIBIJS*、WORLDFIP 、De\. ice-NetK、AS-Interface 以及CAN協(xié)議中的任一種的智能或非智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。已知現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備16可以向控制器14B提供與過(guò)程變量和其它設(shè)備信息有關(guān)的模擬或數(shù)字信息。操作員接口 14A可以存儲(chǔ)和執(zhí)行過(guò)程控制操作員可用的工具17、19以控制過(guò)程的操作,所述工具17、19包括例如控制優(yōu)化器、診斷專(zhuān)家、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、調(diào)諧器等。更進(jìn)一步,維護(hù)系統(tǒng),例如執(zhí)行AMS 程序組以上所述的智能設(shè)備管理器應(yīng)用程序和/或以下所述的監(jiān)控、診斷和通信應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī),可以連接至過(guò)程控制系統(tǒng)12和14或連接至其中的單個(gè)設(shè)備以施行維護(hù)、監(jiān)控和診斷活動(dòng)。例如,維護(hù)計(jì)算機(jī)18可以通過(guò)任何期望的通信線(xiàn)路或網(wǎng)絡(luò)(包括無(wú)線(xiàn)或手持設(shè)備網(wǎng)絡(luò))連接至控制器12B和/或連接至設(shè)備15,以與設(shè)備15通信,或在某些情況下重新配置設(shè)備15或?qū)υO(shè)備15施行維護(hù)活動(dòng)。類(lèi)似地,諸如AMS 程序組智能設(shè)備管理器應(yīng)用程序之類(lèi)的維護(hù)應(yīng)用程序可以安裝在與分布式過(guò)程控制系統(tǒng)14相關(guān)聯(lián)的一個(gè)以上用戶(hù)接口 14A上,并由所述用戶(hù)接口 14A執(zhí)行,以施行包括與設(shè)備16的操作狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)采集的維護(hù)和監(jiān)控功能。加工廠10還包括諸如渦輪機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等的各種旋轉(zhuǎn)裝置20,這些旋轉(zhuǎn)裝置20通過(guò)一些永久性或臨時(shí)性通信鏈路(例如,總線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)或連接到裝置20以進(jìn)行讀取而后被拿走的手持設(shè)備)連接到維護(hù)計(jì)算機(jī)22。維護(hù)計(jì)算機(jī)22可以存儲(chǔ)和執(zhí)行由例如CSI(愛(ài)默生過(guò)程管理公司)提供的包括可商用的應(yīng)用程序的任意數(shù)目的監(jiān)控和診斷應(yīng)用程序23以及以下所述的用于診斷、監(jiān)控和優(yōu)化旋轉(zhuǎn)裝置20和加工廠中的其它裝置的操作狀態(tài)的應(yīng)用程序、模塊和工具。維護(hù)人員通常使用應(yīng)用程序23維護(hù)和監(jiān)視工廠10中的旋轉(zhuǎn)裝置20的性能,以確定旋轉(zhuǎn)裝置20的問(wèn)題并確定是否必須維修或更換旋轉(zhuǎn)裝置20以及維修或更換的時(shí)間。在某些情況下,外界顧問(wèn)或服務(wù)組織可以臨時(shí)獲取或測(cè)量與旋轉(zhuǎn)裝置20有關(guān)的數(shù)據(jù),并使用該數(shù)據(jù)對(duì)旋轉(zhuǎn)裝置20進(jìn)行分析,以探測(cè)問(wèn)題、不良性能或影響旋轉(zhuǎn)裝置20的其它事件。在這些情況下,運(yùn)行分析的計(jì)算機(jī)可以通過(guò)任何通信鏈路連接到系統(tǒng)10的其余部分,也可以?xún)H臨時(shí)連接到系統(tǒng)10的其余部分。類(lèi)似地,具有與工廠10相關(guān)聯(lián)的發(fā)電和配電裝置25的發(fā)電和配電系統(tǒng)24通過(guò)例如總線(xiàn)連接到運(yùn)行并監(jiān)視工廠10內(nèi)的發(fā)電和配電裝置25的操作的另一計(jì)算機(jī)26。計(jì)算機(jī)26可以執(zhí)行例如由Liebert和ASCO或其它公司提供的已知電力控制和診斷應(yīng)用程序27,以控制和維護(hù)發(fā)電和配電裝置25。再次,在很多情況下,外界顧問(wèn)或服務(wù)組織可以使用臨時(shí)獲取或測(cè)量與裝置25有關(guān)的數(shù)據(jù)并使用該數(shù)據(jù)對(duì)裝置25施行分析的服務(wù)應(yīng)用程序來(lái)探測(cè)·問(wèn)題、不良性能或影響裝置25的其它事件。在這些情況下,運(yùn)行分析的計(jì)算機(jī)(例如計(jì)算機(jī)26)可以不通過(guò)任何通信鏈路連接到系統(tǒng)10的其余部分,也可以?xún)H臨時(shí)連接到系統(tǒng)10的其余部分。如圖I所示,計(jì)算機(jī)30實(shí)現(xiàn)異常情況預(yù)防系統(tǒng)35的至少一部分,具體而言,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)30存儲(chǔ)并實(shí)現(xiàn)配置應(yīng)用程序38和作為可選的異常操作探測(cè)系統(tǒng)42,其若干實(shí)施例將在下文中更詳細(xì)地描述。另外,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)30可以實(shí)現(xiàn)警告/警報(bào)應(yīng)用程序43。一般而言,異常情況預(yù)防系統(tǒng)35可以與可選地位于加工廠10內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15、16,控制器12B、14B,旋轉(zhuǎn)裝置20或其支持計(jì)算機(jī)22,發(fā)電裝置25或其支持計(jì)算機(jī)26,以及任何其它期望設(shè)備或裝置中的異常操作探測(cè)系統(tǒng)(未在圖I中示出)和/或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)30中的異常操作探測(cè)系統(tǒng)42通信,以配置這些異常操作探測(cè)系統(tǒng)中的每一個(gè)并在這些異常操作探測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控時(shí)接收關(guān)于這些設(shè)備或子系統(tǒng)的操作的信息。異常情況預(yù)防系統(tǒng)35可以以可通信的方式通過(guò)硬線(xiàn)總線(xiàn)45連接到工廠10內(nèi)的至少某些計(jì)算機(jī)或設(shè)備中的每一個(gè),或者可替代地,可以通過(guò)包括例如無(wú)線(xiàn)連接、使用OPC的專(zhuān)用連接、諸如依靠手持設(shè)備采集數(shù)據(jù)等的間歇性連接的任何其它期望通信連接連接到工廠10內(nèi)的至少某些計(jì)算機(jī)或設(shè)備中的每一個(gè)。同樣,異常情況預(yù)防系統(tǒng)35可以通過(guò)LAN或諸如因特網(wǎng)、電話(huà)連接等的公共連接(在圖I中示出為因特網(wǎng)連接46)獲取與加工廠10內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和裝置有關(guān)的數(shù)據(jù)以及由例如第三方服務(wù)提供商采集的數(shù)據(jù)。進(jìn)一步,異常情況預(yù)防系統(tǒng)35可以以可通信方式通過(guò)包括例如以太網(wǎng)、Modbus、HTML、專(zhuān)有技術(shù)/協(xié)議等的各種技術(shù)和/或協(xié)議連接至工廠10中的計(jì)算機(jī)/設(shè)備。因此,盡管這里描述了使用OPC以可通信方式將異常情況預(yù)防系統(tǒng)35連接至工廠10中的計(jì)算機(jī)/設(shè)備的具體示例,但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)知到,也可以使用各種其它方法將異常情況預(yù)防系統(tǒng)35連接至工廠10中的計(jì)算機(jī)/設(shè)備。圖2示出圖I的示例加工廠10的一部分50,以描繪異常情況預(yù)防系統(tǒng)35和/或警告/警報(bào)應(yīng)用程序43可以與示例加工廠10的部分50中的熱交換器64通信的一種方式。盡管圖2示出異常情況預(yù)防系統(tǒng)35與熱交換器64內(nèi)的一個(gè)以上異常操作探測(cè)系統(tǒng)之間的通信,應(yīng)當(dāng)理解,類(lèi)似的通信可以發(fā)生在異常情況預(yù)防系統(tǒng)35與加工廠10內(nèi)的其它設(shè)備以及裝置之間,包括圖I中示出的設(shè)備和裝置中的任一種。圖2中示出的加工廠10的部分50包括具有一個(gè)以上過(guò)程控制器60的分布式過(guò)程控制系統(tǒng)54,過(guò)程控制器60通過(guò)可以是符合任何期望通信或控制器協(xié)議的任何期望類(lèi)型的I/O設(shè)備的輸入/輸出(I/O)卡或設(shè)備69和70連接到一個(gè)以上熱交換器64。另外,熱交換器64可以符合任何期望的開(kāi)放、專(zhuān)有或其它通信或編程協(xié)議,應(yīng)當(dāng)理解I/O設(shè)備69和70應(yīng)當(dāng)與熱交換器64所使用的期望協(xié)議相兼容。盡管并未詳細(xì)示出,但是熱交換器64可以包括任意數(shù)量的附加設(shè)備,所述附加設(shè)備包括但不限于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、HART"'·設(shè)備、傳感器、閥、變送器、定位器等。在任何情況下,可由諸如配置工程師、過(guò)程控制操作員、維護(hù)人員、工廠管理員、監(jiān)管員等的工廠人員訪(fǎng)問(wèn)的一個(gè)以上用戶(hù)接口或計(jì)算器72和74 (可以是任意類(lèi)型的個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站等)通過(guò)通信線(xiàn)路或總線(xiàn)76被連接至過(guò)程控制器60,其中通信線(xiàn)路或總線(xiàn)76可以使用任意期望的硬線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通信結(jié)構(gòu)和使用諸如以太網(wǎng)協(xié)議之類(lèi)的任意期望的或合·適的通信協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外,數(shù)據(jù)庫(kù)78可以連接至通信總線(xiàn)76,以作為采集或存儲(chǔ)配置信息以及在線(xiàn)過(guò)程變量數(shù)據(jù)、參數(shù)數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)和與過(guò)程控制器60、熱交換器64以及加工廠10中的其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的其它數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)操作。因此,數(shù)據(jù)庫(kù)78可以操作為配置數(shù)據(jù)庫(kù),以存儲(chǔ)包括過(guò)程配置模塊的當(dāng)前配置,并且在過(guò)程控制系統(tǒng)54的控制配置信息下載并存儲(chǔ)到過(guò)程控制器60、熱交換器64的設(shè)備以及其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備時(shí)存儲(chǔ)過(guò)程控制系統(tǒng)54的控制配置信息。同樣地,數(shù)據(jù)庫(kù)78可以存儲(chǔ)歷史異常情況預(yù)防數(shù)據(jù),包括由熱交換器64 (或更具體地說(shuō),熱交換器64的設(shè)備)和加工廠10中的其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、根據(jù)由熱交換器64 (或更具體地說(shuō),熱交換器64的設(shè)備)和其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集的過(guò)程變量確定的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和以下將描述的其它類(lèi)型的數(shù)據(jù)。過(guò)程控制器60、I/O設(shè)備69和70以及熱交換器64通常位于且遍布于有時(shí)嚴(yán)峻的加工廠環(huán)境中,而工作站72、74和數(shù)據(jù)庫(kù)78經(jīng)常位于可由操作員、維護(hù)人員等輕松訪(fǎng)問(wèn)的控制室、維護(hù)室或其它不太嚴(yán)峻的環(huán)境中。雖然只示出一個(gè)熱交換器64,但是應(yīng)當(dāng)理解,力口工廠10可以有多個(gè)熱交換器64以及諸如圖I中所示的各種其它類(lèi)型的裝置。這里所描述的異常情況預(yù)防技術(shù)同樣適用于若干熱交換器64中的任意熱交換器。一般而言,過(guò)程控制器60可以存儲(chǔ)并執(zhí)行使用多個(gè)不同的獨(dú)立執(zhí)行的控制模塊或塊實(shí)現(xiàn)控制策略的一個(gè)以上控制器應(yīng)用程序??刂颇K中的每一個(gè)可以由通常所說(shuō)的功能塊組成,其中每個(gè)功能塊是總控制例程中的一部分或子例程,并且與其它的功能塊結(jié)合起來(lái)操作(通過(guò)稱(chēng)為鏈路的通信),以實(shí)現(xiàn)加工廠10中的過(guò)程控制環(huán)路。公知的是,可以作為面向?qū)ο蟮木幊虆f(xié)議中的對(duì)象的功能塊通常施行輸入功能、控制功能或輸出功能之一。例如,輸入功能可以與變送器、傳感器或其它過(guò)程參數(shù)測(cè)量設(shè)備相關(guān)聯(lián)??刂乒δ芸梢耘c施行PID、模糊邏輯或其它類(lèi)型的控制的控制例程相關(guān)聯(lián)。而且,輸出功能可以控制諸如閥之類(lèi)的一些設(shè)備的操作,以施行加工廠10中的某些物理功能。當(dāng)然,還存在諸如模型預(yù)測(cè)控制器(MPC)、優(yōu)化器等的混合和其它類(lèi)型的復(fù)雜功能塊。應(yīng)當(dāng)理解的是,盡管Fieldbus協(xié)議和DeltaV 系統(tǒng)協(xié)議使用以面向?qū)ο蟮木幊虆f(xié)議設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的控制模塊和功能塊,但是控制模塊也可以使用包括例如順序功能塊、梯形邏輯等的任意期望的控制編程方案來(lái)設(shè)計(jì),并且不限于使用功能塊或任意其它特定的編程技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)。如圖2所示,維護(hù)工作站74包括處理器74A、存儲(chǔ)器74B和顯示設(shè)備74C。存儲(chǔ)器74B以下面的方式存儲(chǔ)針對(duì)圖I所討論的異常情況預(yù)防應(yīng)用程序35和警告/警報(bào)應(yīng)用程序43,即可以在處理器74A上實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用程序以通過(guò)顯示器74C(或諸如打印機(jī)之類(lèi)的任意其它顯示設(shè)備)向用戶(hù)提供信息。熱交換器64,具體來(lái)說(shuō)是熱交換器64的設(shè)備,可以包括存儲(chǔ)器(未示出),以存儲(chǔ)諸如用于實(shí)現(xiàn)與檢測(cè)設(shè)備所檢測(cè)的一個(gè)以上過(guò)程變量有關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集的例程和/或以下將描述的用于異常操作探測(cè)的例程之類(lèi)的例程。一個(gè)以上熱交換器64中的每一個(gè)和/或具體來(lái)說(shuō)是一個(gè)以上熱交換器64的設(shè)備中的一些或所有,都可以包括處理器(未示出),該處理器用于執(zhí)行諸如實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集的例程和/或用于異常操作探測(cè)的例程之類(lèi)的例程。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集和/或異常操作探測(cè)不需要由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。相反,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,這種系統(tǒng)可以由一個(gè)以上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和/或其它設(shè)備中的軟件、固件和/或硬件的任意組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
      ·
      如圖2所示,熱交換器64的設(shè)備和/或熱交換器64本身(和工廠10中可能的某些或所有熱交換器)包括以下將更詳細(xì)描述的一個(gè)以上異常操作探測(cè)塊80。盡管圖2的塊80被示為位于熱交換器64中,但是該塊或類(lèi)似的塊可以位于任意數(shù)目的熱交換器64中或位于工廠10的各種其它裝置和設(shè)備中,其中其它設(shè)備例如控制器60、I/O設(shè)備68、70或圖I中所示的任意設(shè)備。另外,如果工廠10或工廠的部分50包括兩個(gè)以上熱交換器64,則塊80可以在熱交換器64的任意子集中,例如在熱交換器64的一個(gè)以上設(shè)備(例如溫度傳感器、溫度變送器等)中。一般而言,塊80或塊80的子元件從它們所處的設(shè)備和/或從其它設(shè)備采集諸如過(guò)程變量數(shù)據(jù)之類(lèi)的數(shù)據(jù)。例如,塊80可以從熱交換器64內(nèi)的諸如溫度傳感器、溫度變送器之類(lèi)的設(shè)備或其它設(shè)備中采集溫度差,也可以根據(jù)來(lái)自設(shè)備的溫度測(cè)量值確定溫度差變量。塊80可以包括在熱交換器64中,并且可以通過(guò)閥、傳感器、變送器或任意其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集數(shù)據(jù)。另外,塊80或該塊的子元件可以出于若干原因?qū)ψ兞繑?shù)據(jù)進(jìn)行處理并而對(duì)該數(shù)據(jù)施行分析。例如,被示為與熱交換器64相關(guān)聯(lián)的塊80可以具有對(duì)熱交換器64的幾個(gè)過(guò)程變量進(jìn)行分析的淤塞探測(cè)例程82,下面將進(jìn)一步解釋。塊80可以包括一個(gè)以上統(tǒng)計(jì)過(guò)程監(jiān)控(SPM)塊或單元的集合,例如塊SPMl —SPM4,這些塊可以采集熱交換器64中的過(guò)程變量數(shù)據(jù)或其它數(shù)據(jù),并對(duì)所采集的數(shù)據(jù)施行一個(gè)以上統(tǒng)計(jì)計(jì)算,以確定例如所采集的數(shù)據(jù)的均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)差、均方根(RMS)、變化率、范圍、最小值、最大值等和/或探測(cè)所采集的數(shù)據(jù)中的諸如漂移、偏置、噪音、毛刺等的事件。所生成的具體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和生成的方法并不重要。因此,還可以生成不同類(lèi)型的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),作為以上所述的具體類(lèi)型的補(bǔ)充或替代。另外,包括已知技術(shù)的多種技術(shù)可以用于生成這類(lèi)數(shù)據(jù)。這里術(shù)語(yǔ)“統(tǒng)計(jì)過(guò)程監(jiān)控(SPM)塊”被用于描述對(duì)諸如1 _和/或ΛΡ變量之類(lèi)的至少一個(gè)過(guò)程變量或其它過(guò)程參數(shù)施行統(tǒng)計(jì)過(guò)程監(jiān)控的功能,該功能可以由數(shù)據(jù)被采集的設(shè)備中的或甚至是該設(shè)備外部的任意期望的軟件、固件或硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解,由于SPM通常位于在其中設(shè)備數(shù)據(jù)被采集的設(shè)備中,因此SPM能夠獲得數(shù)量更多并且質(zhì)量更準(zhǔn)確的過(guò)程變量數(shù)據(jù)。因此對(duì)于所采集的過(guò)程變量數(shù)據(jù),SPM塊通常能夠比位于其中過(guò)程變量數(shù)據(jù)被采集的設(shè)備外部的塊確定更好的統(tǒng)計(jì)計(jì)算。應(yīng)該理解,盡管在圖2中塊80被示為包括SPM塊,但是相反,SPM塊可以是與塊80和82分離的獨(dú)立塊,并且可以位于與另一異常操作探測(cè)塊相同的熱交換器64中,也可以位于不同的設(shè)備中。這里所討論的SPM塊可以包括已知的FOUNDATION Fieldbus SPM塊、或者與已知的FOUNDATION Fieldbus SPM塊相比具有不同的或附加能力的SPM塊。這里使用的術(shù)語(yǔ)“統(tǒng)計(jì)過(guò)程監(jiān)控(SPM)塊”是指采集諸如過(guò)程變量數(shù)據(jù)之類(lèi)的數(shù)據(jù)并對(duì)該數(shù)據(jù)施行某些統(tǒng)計(jì)處理以確定諸如均值、標(biāo)準(zhǔn)差等的統(tǒng)計(jì)測(cè)量值的任意類(lèi)型的塊或元件。因此,該術(shù)語(yǔ)意在覆蓋可以施行該功能的軟件、固件、硬件和/或其它元件,而不管這些元件是否采用功能塊、或其它類(lèi)型的塊、程序、例程或元件的形式,也不管這些元件是否符合FOUNDATION Fieldbus協(xié)議或諸如Prof ibus、H A RTk', CAN等協(xié)議之類(lèi)的某些其它協(xié)議。如果需要,塊80,82的基礎(chǔ)操作可以至少部分如美國(guó)專(zhuān)利No. 6,017,143中所描述的那樣來(lái)施行或?qū)崿F(xiàn),該專(zhuān)利通過(guò)引用合并于此。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解,盡管在圖2中塊80被示為包括SPM塊,但是SPM塊不是必需的。例如,塊80的異常操作探測(cè)例程可以使用未被SPM塊處理的過(guò)程變量數(shù)據(jù)來(lái)操作。作為另一示例,塊80可以接收由位于其它設(shè)備中的一個(gè)以上SPM塊提供的數(shù)據(jù),并對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。作為再一示例,過(guò)程變量數(shù)據(jù)可以通過(guò)并不是由很多典型的SPM塊提供的方式來(lái)處·的有限脈沖響應(yīng)(FIR)或無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器濾波。作為另一示例,可以對(duì)過(guò)程變量數(shù)據(jù)進(jìn)行削減,從而使其保持在特定的范圍內(nèi)。當(dāng)然,可以對(duì)已知的SPM塊進(jìn)行修改,以提供這種不同的或附加的處理能力。盡管塊80包括四個(gè)SPM塊,但是塊80中可以具有其它任意數(shù)目的SPM塊以采集和確定統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。參見(jiàn)圖3,異常操作探測(cè)塊80可以對(duì)熱交換器64進(jìn)行監(jiān)控以檢查淤塞。外殼和管道型熱交換器64可以包括外殼部分70和管道部分74。外殼部分70可以包括入口 78、出口 82和多個(gè)障板86。管道部分74可以包括入口 90、出口 94和被外殼部分70包圍的多個(gè)管道98。在操作時(shí),冷流體通過(guò)入口 78進(jìn)入外殼部分70,包圍管道98,圍繞障板86流動(dòng)以產(chǎn)生湍流102,并繼續(xù)到出口 82。同時(shí),熱流體進(jìn)入入口 90,流經(jīng)管道98,在這里湍流的冷水吸收流體的熱量,并繼續(xù)到出口 94。這樣,熱交換器64降低了熱流體的溫度。當(dāng)然,該過(guò)程可以被顛倒,由此冷流體進(jìn)入入口 90,且熱流體進(jìn)入入口 78。入口 78、90和出口 82、94還可以包括在熱交換器64操作期間測(cè)量和控制流體溫度,流體壓力、流速和其它度量的任意數(shù)目的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(未示出)、控制器(未示出)、閥106、泵110或其它設(shè)備。在典型的熱交換器應(yīng)用程序中,有幾種測(cè)量值可用。熱交換器64測(cè)量值的一些示例是冷流體流速(F。)、冷流體入口溫度(Tc; in)、冷流體出口溫度(T。, out )、冷流體入口壓力(P。,in)、冷流體出口壓力(P。,_)、熱流體流速(Fh)、熱流體入口溫度(Th,in)、熱流體出口溫度(T1^ut )、熱流體入口壓力(Plun)和熱流體出口壓力(Ph,wt)。某些熱交換器64僅可以捕獲這些測(cè)量中的幾個(gè),而其它熱交換器64則可以變更測(cè)量值。變更后的測(cè)量值的一個(gè)示例可以?xún)H包括差動(dòng)壓力的單個(gè)測(cè)量值,而不是獨(dú)立的入口壓力和出口壓力。探測(cè)熱交換器64中的淤塞異常情況可以包括以上所述的一些或所有測(cè)量值。淤塞探測(cè)的一種方法可以包括監(jiān)控差動(dòng)壓力。差動(dòng)壓力可以I)由跨接在熱交換器兩端以直接測(cè)量差動(dòng)壓力(ΛΡ)的差動(dòng)壓力變送器來(lái)測(cè)量,或2)由測(cè)量熱交換器上的入口壓力Pin和出口壓力Ptjut的絕對(duì)壓力變送器來(lái)測(cè)量。這樣,Δ P = Pin - Pout(公式 I)差動(dòng)壓力(Λ P)依賴(lài)于通過(guò)熱交換器的流體的流速。因此,基于Λ P探測(cè)淤塞的算法也包括流速的改變。進(jìn)一步地,Λ P可以允許淤塞探測(cè)塊80在熱交換器64的熱端和冷端處測(cè)量和探測(cè)Pin和Pwt值。淤塞探測(cè)的另一方法可以包括監(jiān)控總熱阻(Rt(rt)。熱交換器中的傳熱速率《 (J以使用熱端或冷端的測(cè)量值來(lái)計(jì)算Q = Ihl -Ci - AT(公式 2)其中<和丸是冷流體和熱流體的質(zhì)量流速,C。和Ch是冷流體和熱流體的比熱,AT。和Λ Th是冷流體和熱流體的溫度差,其中Λ Tc=Tuut-Tc^in,并且ATh=Thiin-Th,^總的傳熱還可以使用對(duì)數(shù)平均溫度差(LMTD)和熱交換器的屬性來(lái)計(jì)算。O = U - A ■ !MlT)(公式 3 )·其中U是平均傳熱系數(shù),A是熱交換器的傳熱表面積,LMTD是對(duì)數(shù)平均溫度差,被定義為腳=蓋_(公式4)其中,對(duì)于平行流或并發(fā)流熱交換器Δ t!=thj in-tCj in, Δ t2=thj 0Ut-tCj out(公式 5)并且對(duì)于逆流熱交換器Δ t!=thj in_tc, out,Δ t2=th, out-tc, in(公式 6)盡管公式3的A可以從產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中獲得,但是U可能很難通過(guò)分析確定。然而,U和A可以被視為單個(gè)變量總體總傳熱速率。UA的倒數(shù)是總熱阻Rtot。公式 7)針對(duì)^合并兩個(gè)不同的公式UA-LMH) = Q = mc-Cc M (公式 8)或
      I IMID晚c ~JJ2~ F .Cc -ATc (公式 9)對(duì)于熱端的流速
      I I Mil)R滅,k =777= /■ .:1(公式 10)
      M Fh-Ch -ATh使用公式9或公式10,總熱阻的增加可以指示熱交換器中有淤塞。對(duì)于給定的應(yīng)用,項(xiàng)C。和Ch可以是常數(shù)。由于淤塞探測(cè)算法實(shí)際上可以不包括熱
      阻的值,而是可以?xún)H在值變化時(shí)進(jìn)行探測(cè),因此公式9和公式10可以簡(jiǎn)化為
      n I,MTD ΙΜΠ)Rtot 工......了-(公式 11)
      _Δ/;, Ii -Aic為了基于熱阻監(jiān)控淤塞,可以針對(duì)以下過(guò)程變量中的一些或全部來(lái)監(jiān)控?zé)峤粨Q器64 :熱流體或冷流體的流速(流量)(F?;騀h)、熱流體的入口溫度(Th, in)、熱流體的出口溫度(\_)、冷流體的入口溫度(Tcun)和冷流體的出口溫度(T。,-)??梢允褂酶鞣N方法探測(cè)熱交換器64的異常操作。在一種實(shí)施方式中,可以使用可擴(kuò)展回歸探測(cè)熱交換器的異常操作。在另一實(shí)施方式中,可以使用針對(duì)負(fù)荷跟蹤應(yīng)用程序中的異常情況預(yù)防的簡(jiǎn)化算法探測(cè)熱交換器的異常操作。熱交換器中的異常情況預(yù)防模塊的綜述在熱交換器正常操作狀況下,Rttrt和Λ P都會(huì)基于負(fù)荷變量(流量)而改變。回歸算法可以用于探測(cè)異常情況,其中回歸算法將Rttrt和△ P兩者或其中任一者建模為經(jīng)過(guò)熱交換器64的流量的函數(shù)。圖4是用于熱交換器異常情況預(yù)防模塊的可以在異常操作探測(cè)塊80中使用的或可以作為圖2的異常操作探測(cè)系統(tǒng)42的示例異常情況預(yù)防模塊150的框圖。異常情況預(yù)防模塊150可以用于探測(cè)熱交換器64已經(jīng)發(fā)生的或正在發(fā)生的異常操作,例如通過(guò)增加艮。,和/或ΛΡ而指示的淤塞狀況,其中異常操作在本申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容中可以稱(chēng)作異常情況或異常狀況。在下文中,異常情況預(yù)防模塊150將被稱(chēng)作熱交換器異常情況預(yù)防模塊150。熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以用于在異常操作在熱交換器64中實(shí)際發(fā)生之前預(yù)測(cè)這些異常操作的發(fā)生,其目的在于,在熱交換器64或加工廠10中產(chǎn)生任何嚴(yán)重?fù)p失之前,·例如通過(guò)與異常情況預(yù)防系統(tǒng)35結(jié)合操作,來(lái)采取措施預(yù)防預(yù)測(cè)到的異常操作。在一個(gè)示例中,熱交換器64可以有相應(yīng)的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150,雖然應(yīng)當(dāng)理解,普通熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以用于多個(gè)熱交換器64。由于正常操作狀況期間ΛΡ和/或Rtot可以作為某諸如流量之類(lèi)的負(fù)荷變量的函數(shù)而改變,因此熱交換器異常情況預(yù)防模塊150針對(duì)負(fù)荷變量(流量)的值的范圍學(xué)習(xí)正常或基線(xiàn)ΛΡ和/或Rttrt值。參見(jiàn)圖4,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以采用多個(gè)過(guò)程變量作為輸入,如上所述。例如,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150的輸入可以是冷流體入口溫度(ΤΜη)152、冷流體出口溫度(Τ。,-) 154、熱流體入口溫度(Tlun) 156、熱流體出口溫度(Th,wt) 158、冷流體流速(F。)160、熱流體流速(Fh) 162、冷流體差動(dòng)壓力(Λ P。)164和熱流體差動(dòng)壓力(Λ Ph) 166。進(jìn)一步地,熱交換器異常情況預(yù)防模塊可以使用絕對(duì)壓力測(cè)量值冷流體入口壓力(P。,in)、冷流體出口壓力(P。-)、熱流體入口壓力(Ph,in)和熱流體出口壓力(Ph, t)來(lái)替換Λ P輸入。然后,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以使用絕對(duì)壓力測(cè)量值來(lái)計(jì)算ΛΡ輸入。根據(jù)公式11,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以在塊168處計(jì)算Rt(rt,。,并在塊170處計(jì)算Rt()t,h。負(fù)荷變量160、162可以傳遞到對(duì)應(yīng)的負(fù)荷變量SPM塊172,而監(jiān)控變量值152、154、156和158可以與負(fù)荷變量160、162結(jié)合使用,以計(jì)算監(jiān)控變量Rt()t168、170,然后監(jiān)控變量Rtot 168、170可以與監(jiān)控變量值164、166—起傳遞到多個(gè)監(jiān)控變量SPM塊173。SPM塊172、173可以用于計(jì)算各個(gè)監(jiān)控輸入的統(tǒng)計(jì)特征(statistical signature)以及流速。在一種實(shí)施方式中,在SPM塊172中計(jì)算的均值(μ )作為回歸塊的輸入(X和y)。統(tǒng)計(jì)特征也可以是根據(jù)輸入計(jì)算出的各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中的任一種,例如均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù)、變化率數(shù)據(jù)、范圍數(shù)據(jù)等。這種數(shù)據(jù)可以基于輸入的滑動(dòng)窗口(sliding window)或基于輸入的非重疊窗口來(lái)計(jì)算。作為一個(gè)示例,負(fù)荷變量SPM塊172可以生成在用戶(hù)指定的樣本窗口尺寸內(nèi)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù),所述用戶(hù)指定的樣本窗口尺寸例如最近的負(fù)荷變量樣本和先前的負(fù)荷變量樣本或在統(tǒng)計(jì)上有用的任意數(shù)目的樣本或數(shù)據(jù)量。在該示例中,可以針對(duì)由負(fù)荷變量SPM塊172接收的每個(gè)新的負(fù)荷變量樣本生成平均負(fù)荷變量值和標(biāo)準(zhǔn)差負(fù)荷變量值。作為另一示例,負(fù)荷變量SPM塊172可以使用非重疊的時(shí)間段生成均值和標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù)。在該示例中,可以使用五分鐘(或某些其它合適的時(shí)間段)的窗口,因此均值和/或標(biāo)準(zhǔn)差負(fù)荷變量值可以每五分鐘生成一次。以類(lèi)似的方式,監(jiān)控變量SPM塊173接收監(jiān)控變量164、166、168和170,從而以與負(fù)荷變量SPM塊172類(lèi)似的方式生成第二統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),例如特定樣本窗口內(nèi)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù)。這些統(tǒng)計(jì)特征還可以在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者在主機(jī)系統(tǒng)中計(jì)算。在另一實(shí)施例中,為了計(jì)算Rttrt,可以使用先前所描述的后面使用的公式在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中計(jì)算溫度和流速的均值。熱交換器異常情況預(yù)防模塊150將這些值從SPM塊172、173傳遞到多個(gè)回歸塊 176、180、184、188。在學(xué)習(xí)階段期間,回歸塊176、180、184、188分別將監(jiān)控變量(Rttrt和/或ΔΡ)建模為負(fù)荷變量(流量)的函數(shù)。在監(jiān)控階段期間,回歸塊176、180、184、188計(jì)算監(jiān)控值的預(yù)測(cè)值,并將監(jiān)控變量與預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中,回歸塊176預(yù)測(cè)作為F。的函數(shù)的Λ P。的值,回歸塊180預(yù)測(cè)作為F。的函數(shù)的Rtot,。的值,回歸塊184預(yù)測(cè)作為Fh的函數(shù)的Rt(rt,h的值,回歸塊188預(yù)測(cè)作為Fh的函數(shù)的APh的值。例如,在以下更詳細(xì)描述的學(xué)習(xí)階段期間,回歸塊176、180、184、188創(chuàng)建回歸模型,以預(yù)測(cè)根據(jù)監(jiān)控變量Rt()t、ΛΡ生成的數(shù)據(jù),其中監(jiān)控變量Rt(rt、Λ P是根據(jù)負(fù)荷變量(Fh、F。,統(tǒng)稱(chēng)流量)生成的數(shù)據(jù)的函數(shù)。根據(jù)監(jiān)控變量Rt()t、ΛΡ生成的數(shù)據(jù)和根據(jù)負(fù)荷變量生成的數(shù)據(jù)可以包括監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和負(fù)荷變量數(shù)據(jù),已經(jīng)被濾波或以其它方式被處理的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和負(fù)荷變量數(shù)據(jù),以及根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和負(fù)荷變·量數(shù)據(jù)生成的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。在以下同樣被更詳細(xì)描述的監(jiān)控階段期間,回歸模型預(yù)測(cè)在熱交換器64的操作期間根據(jù)Rtot和/或Λ P生成的數(shù)據(jù)的值?;貧w塊176、180、184、188基于根據(jù)Rttrt和/或Λ P生成的數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)值和根據(jù)Rttrt和/或Λ P生成的數(shù)據(jù)的監(jiān)控值之間的偏差(如果有的話(huà))輸出對(duì)應(yīng)的狀態(tài)175、179、183、187。例如,如果Rttrt和Λ P兩者或其中的任一者的監(jiān)控值明顯偏離它們的預(yù)測(cè)值,則回歸塊176、180、184、188可以輸出指示熱交換器中存在淤塞狀況的“Up”狀態(tài)。否則,回歸塊176、180、184、188可以輸出“正?!睜顟B(tài)?;貧w塊176、180、184、188包括來(lái)自SPM塊172的作為自變量輸入(x)的負(fù)荷變量輸入和來(lái)自SPM173的作為至少一個(gè)因變量輸入(y)的監(jiān)控變量輸入。正如以上所討論的,監(jiān)控變量152、154、156、160和162被用于計(jì)算熱交換器64中的Rt()t。如以上更詳細(xì)描述的,可以使用多個(gè)數(shù)據(jù)集訓(xùn)練回歸塊176、180、184、188,以將監(jiān)控變量Rttrt或Λ P建模為負(fù)荷變量F。160或Fh 162的函數(shù)。回歸塊176、180、184、188可以使用來(lái)自SPM 172、173的負(fù)荷變量和監(jiān)控變量的均值、標(biāo)準(zhǔn)差或其它統(tǒng)計(jì)測(cè)量值作為用于回歸建模的自變量和因變量輸入U(xiǎn),y)。例如,負(fù)荷變量和監(jiān)控變量的均值可以在回歸建模中用作U,y)點(diǎn),標(biāo)準(zhǔn)差可以被建模為負(fù)荷變量的函數(shù),并被用于確定監(jiān)控階段期間探測(cè)到異常情況的閾值。同樣應(yīng)當(dāng)理解,盡管熱交換器異常情況預(yù)防模塊150被描述為將差動(dòng)壓力和/或熱阻變量建模為負(fù)荷變量的函數(shù),但是熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以基于提供給回歸模型的自變和因變輸入,將根據(jù)差動(dòng)壓力和/或熱阻變量生成的各種數(shù)據(jù)建模為根據(jù)負(fù)荷變量生成的各種數(shù)據(jù)的函數(shù),其中自變和因變輸入包括但不限于差動(dòng)壓力和/或熱阻數(shù)據(jù)和負(fù)荷變量數(shù)據(jù)、根據(jù)差動(dòng)壓力和/或熱阻數(shù)據(jù)和負(fù)荷變量數(shù)據(jù)生成的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),以及已經(jīng)被濾波或以其它方式被處理的差動(dòng)壓力和/或熱阻數(shù)據(jù)和負(fù)荷變量數(shù)據(jù)。另外,盡管熱交換器異常情況預(yù)防模塊150被描述為預(yù)測(cè)差動(dòng)壓力和/或熱阻變量的值,并將差動(dòng)壓力和/或熱阻變量的預(yù)測(cè)值與監(jiān)控值進(jìn)行比較,但是預(yù)測(cè)值和監(jiān)控值可以包括根據(jù)差動(dòng)壓力和/或熱阻變量生成的各種預(yù)測(cè)值和監(jiān)控值,例如預(yù)測(cè)和監(jiān)控差動(dòng)壓力和/或熱阻數(shù)據(jù),由差動(dòng)壓力和/或熱阻數(shù)據(jù)生成的預(yù)測(cè)和監(jiān)控統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),以及已經(jīng)被濾波或以其它方式被處理的預(yù)測(cè)和監(jiān)控差動(dòng)壓力和/或熱阻數(shù)據(jù)。
      如以下將更詳細(xì)描述的,回歸塊176、180、184、188可以包括一個(gè)以上回歸模型,每個(gè)回歸模型針對(duì)不同的操作區(qū)域而被提供。各回歸模型可以使用函數(shù)將Rttrt和/或ΛΡ因變值建模為負(fù)荷自變量(流量)在負(fù)荷變量的某個(gè)范圍內(nèi)的函數(shù)?;貧w模型可以包括例如線(xiàn)性回歸模型或一些其它回歸模型。通常,線(xiàn)性回歸模型包括函數(shù)f(X)、g(X)、h(X)、…的某一線(xiàn)性組合。為了為工業(yè)過(guò)程建模,典型的合適線(xiàn)性回歸模型可以包括一階函數(shù)X(例如,Y=m*X+b)或二階函數(shù)X (例如,Y=a*X2+b*X+c),然而其它函數(shù)可能也是合適的。在圖4所示的示例中,在學(xué)習(xí)階段期間,(X,y)點(diǎn)被存儲(chǔ)。在學(xué)習(xí)階段結(jié)束時(shí),計(jì)算回歸系數(shù),以開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)作為負(fù)荷變量的函數(shù)的1 _和/或△ P的回歸模型。用于開(kāi)發(fā)回歸模型的負(fù)荷變量的最大值和最小值也被存儲(chǔ)。在一個(gè)示例中,回歸擬合P階多項(xiàng)式,從而可以基于負(fù)荷變量值(X)來(lái)計(jì)算(例如,yfad+aj "^apXp) Rtot和/或ΔΡ的預(yù)測(cè)值(yP)。通·法。當(dāng)然,也可以使用其它類(lèi)型的函數(shù),例如更高階多項(xiàng)式、正弦函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)等。在熱交換器異常情況預(yù)防模塊150被訓(xùn)練之后,在監(jiān)控階段期間,由對(duì)應(yīng)的偏差探測(cè)器190、192、194、196利用回歸模型來(lái)基于給定的負(fù)荷自變量(流量)輸入(x)生成Rtot和/或Λ P因變量Y的至少一個(gè)預(yù)測(cè)值(y)。偏差探測(cè)器190、192、194、196進(jìn)一步將監(jiān)控尺_(dá)和/或ΔΡ輸入(y)和負(fù)荷自變量(流量)輸入(X)用于回歸模型。一般而言,偏差探測(cè)器190、192、194、196計(jì)算針對(duì)特定負(fù)荷變量值的預(yù)測(cè)值(y),并將預(yù)測(cè)值用作“正?!被颉盎€(xiàn)” Rtot和/或Λ P。每個(gè)偏差探測(cè)器190、192、194、196分別將對(duì)應(yīng)的監(jiān)控1 _和/或Λ P值(y)與由回歸塊176、180、184、188生成的預(yù)測(cè)Rttrt和/或Λ P值(yp)進(jìn)行比較,以確定是否Rtot和ΔΡ (y)兩者或其中任一個(gè)明顯偏離預(yù)測(cè)值(yP)(例如,Ay=y-yp)。如果監(jiān)控值(y)明顯偏離預(yù)測(cè)值(yP),則這可能指示異常情況已發(fā)生、正在發(fā)生或在不久的將來(lái)會(huì)發(fā)生,因此偏差探測(cè)器190、192、194、196生成偏差的指示符。例如,如果監(jiān)控Rtot值(y)高于預(yù)測(cè)Rttrt值(^)并且差超出閾值,則可以生成異常情況的指示(例如“Up”)。否則,狀態(tài)為“正?!薄T谀承?shí)施方式中,異常情況的指示符可能包括警告或警報(bào)。在另一實(shí)施例中,當(dāng)可用的變量比針對(duì)圖4所描述的所有變量少時(shí),熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以被簡(jiǎn)化。例如,如果可用的測(cè)量變量?jī)H是Λ P。164、F。160、ΤΜη152、Tc;out 154、Th;in 156和Th,wt 158時(shí),則熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以?xún)H使用冷端的Rttrt 168和ΛΡ 164監(jiān)控淤塞。類(lèi)似地,如果可用的測(cè)量變量?jī)H是APh 166、Fh 162、Tcjin 152, Tc;out 154、Tlun 156和Th,wt 158時(shí),則熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以?xún)H使用熱端的Rttrt 170和ΛΡ 166監(jiān)控淤塞。除了針對(duì)異常情況對(duì)熱交換器64進(jìn)行監(jiān)控之外,偏差探測(cè)器還檢查負(fù)荷變量是否位于在模型開(kāi)發(fā)和訓(xùn)練期間所看到的極限內(nèi)。例如,在監(jiān)控階段,偏差探測(cè)器監(jiān)控負(fù)荷變量的給定值是否位于在模型的學(xué)習(xí)階段期間使用的負(fù)荷變量的最大值和最小值所確定的回歸模型的操作范圍內(nèi)。如果負(fù)荷變量值超出了極限,則偏差探測(cè)器可以輸出“超出范圍”的狀態(tài)或表示負(fù)荷變量超出回歸模型的操作區(qū)域的其它指示?;蛘呋貧w塊可以等待來(lái)自用戶(hù)的輸入,以針對(duì)新的操作區(qū)域開(kāi)發(fā)并訓(xùn)練新的回歸模型,或針對(duì)新的操作區(qū)域自動(dòng)開(kāi)發(fā)并訓(xùn)練新的回歸模型,其示例在下面進(jìn)一步提供。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到,可以以各種方式修改熱交換器異常情況預(yù)防模塊150和回歸塊176、180、184、188。例如,SPM塊172、173可以被省略,并且負(fù)荷變量和監(jiān)控變量的原始值可以被直接提供給塊作為用于回歸建模的U,y)點(diǎn),并被直接提供給偏差探測(cè)器用于監(jiān)控。作為另一示例,還可以使用其它類(lèi)型的處理作為對(duì)SPM塊172、173的補(bǔ)充或替代。例如,可以在SPM塊172、173之前,或在使用SPM塊172、173的地方,對(duì)過(guò)程變量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、削減等。另外,盡管回歸塊176、180、184、188被示為具有單個(gè)負(fù)荷自變量輸入(X)、單個(gè)因變量(y)和單個(gè)預(yù)測(cè)值(yP),但是這些塊可以包括將一個(gè)以上監(jiān)控變量建模為多個(gè)負(fù)荷變量的函數(shù)的回歸模型。例如,這些塊可以包括多元線(xiàn)性回歸(MLR)模型、主成分回歸(PCR)模型、偏最小二乘(PLS)模型、嶺回歸(ridge regression,RR)模型、變量子集選擇(VSS)模型、支持向量機(jī)(SVM)模型等。熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以整體或部分在熱交換器64或熱交換器64的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。僅作為一個(gè)示例,SPM塊172、173可以在熱交換器64的溫度傳感器或溫度變·送器中實(shí)現(xiàn),而回歸塊176、180、184、188和/或偏差探測(cè)器190、192、194、196可以在控制器60 (圖2)或某個(gè)其它設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)特定的實(shí)施方式中,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以用功能塊實(shí)現(xiàn),例如在實(shí)現(xiàn)Fieldbus協(xié)議的系統(tǒng)中使用的功能塊。這樣的功能塊可以包括也可以不包括SPM塊172、173。在另一實(shí)施方式中,至少一些熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中的每一個(gè)可以用功能塊實(shí)現(xiàn)。例如,塊170、172、173可以用回歸功能塊188的功能塊的實(shí)現(xiàn)。然而,每個(gè)塊的功能可以各種方式分布。例如,回歸塊176、180、184、188可以向偏差探測(cè)器190、192、194、196提供輸出(y),而不是偏差探測(cè)器執(zhí)行相應(yīng)的回歸模型以提供監(jiān)控變量的預(yù)測(cè)(yP)。在該實(shí)施方式中,回歸塊176、180、184、188被訓(xùn)練之后,可以用于基于給定的負(fù)荷自變量(流量)輸入(X)生成監(jiān)控Rttrt和/或ΛΡ值(y)的預(yù)測(cè)值(yP)o這些塊的輸出(yP)被提供給偏差探測(cè)器。偏差探測(cè)器接收回歸塊的輸出(yP)以及給相應(yīng)的回歸塊的因變量輸入U(xiǎn))。如上所述,偏差探測(cè)器將監(jiān)控值(y)與相應(yīng)的回歸塊生成的預(yù)測(cè)值(yP)進(jìn)行比較,以確定因變值(y)是否明顯偏離預(yù)測(cè)值(yP)。熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以與異常情況預(yù)防系統(tǒng)35 (圖I和圖2)進(jìn)行通信。例如,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以與配置應(yīng)用程序38進(jìn)行通信,以允許用戶(hù)對(duì)熱交換器異常情況預(yù)防模塊150進(jìn)行配置。例如,SPM塊172、173、回歸塊176、180、184、188和偏差探測(cè)器190、192、194、196中的一個(gè)以上可以具有可通過(guò)配置應(yīng)用程序38修改的用戶(hù)可配置參數(shù)。另外,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以給異常情況預(yù)防系統(tǒng)35和/或加工廠中的其它系統(tǒng)提供信息。例如,由偏差探測(cè)器生成的偏差指示可以被提供給異常情況預(yù)防系統(tǒng)35和/或警告/警報(bào)應(yīng)用程序43,以將異常狀況通知給操作員。作為另一示例,在回歸塊被訓(xùn)練之后,回歸塊的參數(shù)可以被提供給異常情況預(yù)防系統(tǒng)35和/或加工廠中的其它系統(tǒng),從而使操作員能夠檢查回歸塊和/或使回歸塊參數(shù)可以被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。作為再一示例,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以將U)、(y)和/或(yP)值提供給異常情況預(yù)防系統(tǒng)35,從而使操作員能夠例如在探測(cè)到偏離時(shí)查看這些值。圖5是用于探測(cè)加工廠10的熱交換器64中的異常操作的示例方法275的流程圖。方法275可以使用以上所述的示例熱交換器異常情況預(yù)防模塊150來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到,方法275可以由另一系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在塊280處,諸如回歸塊176、180、184、188所提供的模型之類(lèi)的模型被訓(xùn)練。例如,可以使用負(fù)荷自變量(流量)和Rttrt和/或ΛΡ因變量Y數(shù)據(jù)集來(lái)訓(xùn)練模型,以將其配置為將Rttrt和/或Λ P建模為負(fù)荷變量(流量)的函數(shù)。該模型可以包括針對(duì)不同負(fù)荷變量的范圍分別將Rttrt和/或ΛΡ變量建模為負(fù)荷變量(流量)的函數(shù)的多個(gè)回歸模型。在塊284處,訓(xùn)練后的模型使用所接收的負(fù)荷自變量,即流量(F。,。生成Rttrt和/或Λ P因變值的預(yù)測(cè)值(yP)。接下來(lái),在塊284處,將Rtot和/或Λ P變量的監(jiān)控值(y)與對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)值(yP)進(jìn)行比較,以確定Rtt^P/或ΛΡ是否明顯偏離預(yù)測(cè)值。例如,每個(gè)對(duì)應(yīng)的偏差探測(cè)器190、192、194、196生成或接收回歸塊的輸出(yP),并將其與Rttrt和/或Λ P各自的值進(jìn)行比較。如果確定1 ^和/或ΛΡ的監(jiān)控值已明顯偏離預(yù)測(cè)值(yp),則在塊292處生成偏離的指示符。在熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,例如偏差探測(cè)器可以生成該指示符。該指示符可以是指示已探測(cè)到明顯偏離(例如狀態(tài)= “Up”)的例如警告或警報(bào),或任意其它類(lèi)型的信號(hào)、標(biāo)志、消息等。如以下更詳細(xì)討論的,塊280可以在模型被初始訓(xùn)練之后并在已生成Rtrt和/或·ΔΡ因變量的預(yù)測(cè)值(yP)之后重復(fù)。例如,如果過(guò)程中的設(shè)定點(diǎn)已被改變,或如果負(fù)荷自變量的值落到范圍xMIN,Xmx以外,則可以對(duì)模型進(jìn)行重新訓(xùn)練?;貧w模型的綜述圖6是用于對(duì)諸如回歸塊176、180、184、188所提供的模型之類(lèi)的模型進(jìn)行初始訓(xùn)練的示例方法300的流程圖。模型的訓(xùn)練可以被稱(chēng)作學(xué)習(xí)狀態(tài),如以下進(jìn)一步描述的。在塊304處,可以接收針對(duì)負(fù)荷自變量X (流量)和Rttrt和/或△ P因變量Y的至少足夠數(shù)目的數(shù)據(jù)集(X,y),以便訓(xùn)練模型。如上所述,數(shù)據(jù)集(X,y)可以包括監(jiān)控變量(Rttrt和/或ΔΡ)和負(fù)荷變量(F。,h)數(shù)據(jù),已經(jīng)被濾波或以其它方式被處理的監(jiān)控變量和負(fù)荷變量數(shù)據(jù),以及根據(jù)監(jiān)控變量和負(fù)荷變量數(shù)據(jù)生成的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。在圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,該模型可以從SPM塊172、173接收數(shù)據(jù)集(x,y)。在一個(gè)實(shí)施方式中,回歸模型使用單個(gè)自變量X (流量)和單個(gè)因變量Y (Rtot或ΛΡ)作為輸入。在另一實(shí)施例中,回歸模型使用單個(gè)X (流量)值和多個(gè)Y (Rtot和ΛΡ)值作為輸入。在任一實(shí)施例中,回歸模型可以對(duì)冷端和熱端兩者或其中任一者施行異常情況預(yù)防診斷。在熱交換器的一端實(shí)現(xiàn)的回歸塊可以比合并熱端和冷端兩者的回歸塊包括更少的功能塊?,F(xiàn)在參見(jiàn)圖7A,圖350示出模型所接收的多個(gè)數(shù)據(jù)集(X,y)的示例,并示出模型被初始訓(xùn)練時(shí)熱交換器異常情況預(yù)防模塊150處于學(xué)習(xí)狀態(tài)。具體來(lái)說(shuō),圖7A的圖350包括已采集的一組數(shù)據(jù)集354。再次參見(jiàn)圖6,在塊308處,可以生成模型的有效范圍[xMIN,XmaJ0有效范圍可以指示該模型有效的負(fù)荷自變量X的范圍。例如,有效范圍可以指示該模型僅針對(duì)(X)大于或等于ΧΜΙΝ,并且小于或等于Xmax的負(fù)荷變量X是有效的。僅作為一個(gè)示例,Xmin可以被設(shè)置為在塊304處接收的數(shù)據(jù)集(x,y)中的負(fù)荷變量的最小值,而Xmax可以被設(shè)置為在塊304處接收的數(shù)據(jù)集(x,y)中的負(fù)荷變量的最大值。再次參見(jiàn)圖7A,例如,xMIN可以被設(shè)置為數(shù)據(jù)集的最左邊的負(fù)荷變量值,Xmax可以被設(shè)置為數(shù)據(jù)集的最右邊的負(fù)荷變量值。當(dāng)然,有效范圍的確定也可以采用其它方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,回歸塊176、180、184、188可以生成有效范圍。在塊312處,可以基于塊304處接收的數(shù)據(jù)集(x,y)生成針對(duì)范圍[xMIN,Xmax]的回歸模型。在以下進(jìn)一步描述的示例中,發(fā)出監(jiān)控命令之后,或如果已采集了最大數(shù)目的數(shù)據(jù)集,則可以生成對(duì)應(yīng)于該組數(shù)據(jù)集354的回歸模型。包括已知技術(shù)的多種技術(shù)中的任意一種都可以用于生成回歸模型,并且多種函數(shù)中的任意一種都可以被用作模型。例如,模型可以包括線(xiàn)性公式、二次公式、更高階的公式等。圖7B的圖370包括在塊304處所接收的數(shù)據(jù)集(x,y)上疊加而成的曲線(xiàn)358,其示出用于對(duì)數(shù)據(jù)集(x,y)建模的與該組數(shù)據(jù)集354對(duì)應(yīng)的回歸模型。與曲線(xiàn)354對(duì)應(yīng)的回歸模型在范圍[xMIN,xMX]內(nèi)有效。在圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,回歸塊176、180、184、188可以針對(duì)范圍[xMIN,Xmax]生成回歸模型。通過(guò)操作區(qū)域改變來(lái)利用模型可能是在該模型在初始訓(xùn)練之后,該模型所模擬的系統(tǒng)可以進(jìn)入不同的但是正常的操作區(qū)域。例如,設(shè)定點(diǎn)可以被改變。圖8是使用該模型確定異常操作是否正在發(fā)生、已發(fā)生或可能發(fā)生的示例方法400的流程圖,其中如果被建模的過(guò)程轉(zhuǎn)移到不同的操作區(qū)域,則該模型可以被更新。方法400可以由諸如圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150之類(lèi)的異常情況預(yù)防來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然,方法400也可以由其它類(lèi)型的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。方法400可以在初始模型已生成之后實(shí)現(xiàn)。例如,圖6的方法300可以用于生成初始模型?!ぴ趬K404處,接收數(shù)據(jù)集(x,y)。在圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,回歸塊可以從例如SPM塊172、173接收數(shù)據(jù)集(x,y)。然后,在塊408處可以確定塊404處接收的數(shù)據(jù)集(x,y)是否處于有效范圍中。有效范圍可以指示模型有效的范圍。在圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,回歸塊176、180、184、188可以對(duì)塊404處接收的負(fù)荷變量值(X)進(jìn)行檢查,以確定該負(fù)荷變量值(X)是否位于有效范圍[xMIN,xMX]內(nèi)。如果確定塊404處接收的數(shù)據(jù)集(x,y)在有效范圍內(nèi),則流程可以前進(jìn)到塊412。在塊412處,可以使用該模型生成監(jiān)控因變量Y的Rtot和/或Λ P兩者或其中任一者的預(yù)測(cè)值(yP)。具體來(lái)說(shuō),該模型根據(jù)塊404處接收的總流量(Fe,h)負(fù)荷變量值(X)生成預(yù)測(cè)的Rttrt和/或ΛΡ值(yp)。在圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,回歸塊176、180、184、188根據(jù)從SPM塊172、173接收的負(fù)荷變量值(x)生成預(yù)測(cè)值(yP)。然后,在塊416處,可以將在塊404處接收的監(jiān)控1 _和/或ΛΡ值(y)與預(yù)測(cè)的1 _和/或ΛΡ值(yp)進(jìn)行比較。該比較可以多種方式實(shí)現(xiàn)。例如,可以生成差或百分比差。也可以使用其它類(lèi)型的比較。現(xiàn)在參見(jiàn)圖9A,將示例的所接收的數(shù)據(jù)集在圖350中示出為點(diǎn)358,并且將相應(yīng)的預(yù)測(cè)值(yP)示出為“X”。圖9A的圖350示出處于監(jiān)控狀態(tài)的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150的操作。該模型利用曲線(xiàn)354所指示的回歸模型生成預(yù)測(cè)值(yP)。如圖9A所示,已經(jīng)計(jì)算出在塊404處接收的監(jiān)控Rtot和/或ΛΡ值(y)與預(yù)測(cè)Rtot和/或ΛΡ值(yP)之間的差為-1.754%?,F(xiàn)在參見(jiàn)圖9B,另一示例的所接收的數(shù)據(jù)集在圖形350中示出為點(diǎn)362,并且相應(yīng)的預(yù)測(cè)Rttrt和/或ΛΡ值(yp)示出為“X”。如圖9B所示,已經(jīng)計(jì)算出在塊404處接收的監(jiān)控1 _和/或ΛΡ值(y)與預(yù)測(cè)值(yp)之間的差為-19. 298%。在圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,用于Rtot,。、Rtot;h> Λ P。、APh的偏差探測(cè)器190、192、194、196可以施行該比較。再次參見(jiàn)圖8,在塊420處,可以基于塊416的比較來(lái)確定在塊404處接收的Rtot和/或ΛΡ值(y)是否明顯偏離預(yù)測(cè)Rttrt和/或ΛΡ值(yp)。塊420處的確定可以以多種方式實(shí)現(xiàn),并且可以依賴(lài)于在塊416處的比較如何實(shí)現(xiàn)。例如,如果在塊412處生成了 Rtot和/或ΛΡ值,則可以確定該差是否超出某閾值。該閾值可以是預(yù)先確定的或者可配置的值。同樣,該閾值可以是常數(shù)也可以變化。例如,該閾值可以隨在塊404處接收的負(fù)荷自變量(流量)值(X)的值而變化。作為另一示例,如果在塊412生成了百分比差值,則可以確定該百分比值是否超出某閾值百分比,例如高于預(yù)測(cè)1^和/或ΛΡ值(yp)的某一百分比。作為又一示例,只有在兩次或某個(gè)其他次數(shù)的連續(xù)比較都超過(guò)閾值的情況下,才可以確定明顯偏離。作為再一示例,只有在監(jiān)控值(y)超出預(yù)測(cè)值(yP)的量大于預(yù)測(cè)變量值(yP)的特定數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)差的情況下,才可以確定明顯偏離。該標(biāo)準(zhǔn)差可以被建模為負(fù)荷變量X的函數(shù),或者可以根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的剩余的變量被計(jì)算得到。針對(duì)1 ^和/或ΛΡ值中的每一個(gè)可以使用相同的或不同的閾值。再次參見(jiàn)圖9A,在塊404處接收的監(jiān)控Rttrt和/或Λ P值(y)與預(yù)測(cè)值(yp)之間的差為-I. 754% ο如果例如閾值10%將被用于確定偏離是否明顯,則圖9A中所示的差的絕對(duì)值低于該閾值。另一方面,再次參見(jiàn)圖9B,在塊404處接收的監(jiān)控Rtot和/或ΛΡ值(y)與預(yù)測(cè)Rtot和/或ΛΡ值(yp)之間的差為-19. 298%。圖9B所示的差的絕對(duì)值高于閾值10%,因此如以下所討論的,可以生成異常狀況指示。在圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,偏差探測(cè)器190、192、194、196可以實(shí)現(xiàn)塊420。
      ·
      通常,可以利用包括已知技術(shù)的多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控Rtrt和/或ΛΡ值(y)是否明顯偏離預(yù)測(cè)增益Rtot和/或ΛΡ值(yp)的確定。在一種實(shí)施方式中,確定監(jiān)控Rtrt和/或ΛΡ值(y)是否明顯偏離于預(yù)測(cè)1 _和/或ΛΡ值(yp)可以包括,分析(y)和(yp)的當(dāng)前值。例如,可以從預(yù)測(cè)1^和/或ΛΡ值(yp沖減去監(jiān)控1和/或ΛΡ值(y),或者反過(guò)來(lái),可以將結(jié)果與閾值進(jìn)行比較,來(lái)看其是否超出閾值??蛇x地還可以包括分析(y)和(yP)的過(guò)去值。進(jìn)一步,還可以包括將(y)或(y)與(yP)之間的差與一個(gè)以上閾值進(jìn)行比較。所述一個(gè)以上閾值中的每個(gè)閾值可以是固定的也可以是變化的。例如,閾值可以隨負(fù)荷變量X或一些其他變量的值而變化。針對(duì)不同的Rttrt和/或ΛΡ值可以使用不同的閾值。已通過(guò)以上的引用被合并的、于2006年7月25日提交的、題為“Method And System For DetectingDeviation Of A Process Variable From Expected Values (用于探測(cè)過(guò)程變量偏離期望值的方法和系統(tǒng))”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 11/492,347,描述了用于探測(cè)過(guò)程變量是否明顯偏離期望值的示例系統(tǒng)和方法,可以選用這些系統(tǒng)和方法中的任意系統(tǒng)和方法。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到很多其他確定監(jiān)控Rtrt和/或ΛΡ值(y)是否明顯偏離預(yù)測(cè)值(yp)的方式。此外,可以合并塊412和420。在將(y)與(yP)進(jìn)行比較(塊416)時(shí)使用的一些或所有標(biāo)準(zhǔn)和/或在確定(y)是否明顯偏離(yP)(塊420)時(shí)使用的標(biāo)準(zhǔn)可以由用戶(hù)通過(guò)配置應(yīng)用程序38 (圖I和2)來(lái)配置。舉例來(lái)說(shuō),比較的類(lèi)型(如生成差、生成差的絕對(duì)值、生成百分比差等)可以是可配置的。并且,在確定偏離是否明顯時(shí)使用的一個(gè)或多個(gè)閾值可以由操作員或通過(guò)其他算法來(lái)配置??商鎿Q地,這樣的標(biāo)準(zhǔn)可能是不容易配置的。再次參見(jiàn)圖8,如果確定在塊404處接收的監(jiān)控Rtot和/或ΛΡ值(y)并沒(méi)有明顯偏離預(yù)測(cè)值(yP),則該流程可以返回塊404,以接收下一數(shù)據(jù)集(X,y)。然而,如果確定Rtot和/或ΛΡ值(y)確實(shí)明顯偏離預(yù)測(cè)值(yp),則該流程可以前進(jìn)到塊424。在塊424處,可以生成偏離的指示符。例如,該指示符可以是警告或警報(bào)。例如,所生成的指示符可以包括諸如在塊404處接收的值(y)高于期望值還是低于期望值之類(lèi)的附加信息。參見(jiàn)圖9A,由于在塊404處接收的Rtrt和/或ΛΡ值(y)與預(yù)測(cè)值(yP)之間的差為-I. 754%,低于閾值10%,所以不生成指示符。另一方面,參見(jiàn)圖9B,在塊404處接收的(y)與預(yù)測(cè)值(yP)之間的差為-19. 298%,高于閾值10%。因此生成指示符。在圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,與明顯偏離的變量Λ P。、Λ Ph對(duì)應(yīng)的偏差探測(cè)器190、192、194、196可以生成指示符。再次參見(jiàn)圖8的塊408,如果確定在塊404處接收的數(shù)據(jù)集(X,y)不在有效范圍內(nèi),則該流程可以前進(jìn)到塊428。然而,由熱交換器異常情況預(yù)防模塊150開(kāi)發(fā)的模型通常對(duì)于訓(xùn)練模型的數(shù)據(jù)范圍是有效的。如果負(fù)荷變量X超出了曲線(xiàn)354所示的模型的極限,則狀態(tài)為超出范圍,并且熱交換器異常情況預(yù)防模塊150不能探測(cè)出異常狀況。例如,在圖9C中,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150接收由點(diǎn)370示出、不在有效范圍之內(nèi)的數(shù)據(jù)集。這可能導(dǎo)致熱交換器異常情況預(yù)防模塊150轉(zhuǎn)移到超出范圍的狀態(tài),在這種情況下,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以響應(yīng)于操作員命令或者自動(dòng)再轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)狀態(tài)。這樣,在初始學(xué)習(xí)時(shí)段結(jié)束后,如果過(guò)程移至不同的操作區(qū)域,則熱交換器異常情況預(yù)防模塊150仍然可以學(xué)習(xí)針對(duì)新的操作區(qū)域的新模型,同時(shí)保留針對(duì)原始操作區(qū)域的模型。
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      現(xiàn)在參見(jiàn)圖10A,其示出了進(jìn)一步示出當(dāng)熱交換器異常情況預(yù)防模塊150轉(zhuǎn)回學(xué)習(xí)狀態(tài)時(shí)接收的不在有效范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)集232的圖。具體來(lái)說(shuō),圖IOA的圖包括已采集的一組數(shù)據(jù)集374。再次參見(jiàn)圖8,在塊428處,在塊404處接收的數(shù)據(jù)集(X,y)可以被添加到在后續(xù)時(shí)間可用于對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練的合適的一組數(shù)據(jù)集。參見(jiàn)圖10A,數(shù)據(jù)集370已經(jīng)被添加到與X的值小于xMIN的數(shù)據(jù)集相對(duì)應(yīng)的一組數(shù)據(jù)集374。例如,如果在塊404處接收的負(fù)荷變量X的值小于xMIN,則在塊404處接收的數(shù)據(jù)集(x,y)可以被添加到與負(fù)荷變量X的值小于xMIN的其他所接收的數(shù)據(jù)集相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)組中。類(lèi)似地,如果在塊404處接收的負(fù)荷變量X的值大于xMX,則在塊404處接收的數(shù)據(jù)集(X,y)可以被添加到與負(fù)荷變量值大于Xmx的其他所接收的數(shù)據(jù)集相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)組中。在圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,回歸塊176、180、184、188中的任一個(gè)都可以實(shí)現(xiàn)塊428。然后,在塊432處,可以確定在塊428處數(shù)據(jù)集被添加到的數(shù)據(jù)組中是否有足夠的數(shù)據(jù)集以生成與該組數(shù)據(jù)集374相對(duì)應(yīng)的回歸模型。該確定可以利用多種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如,可以將該組中數(shù)據(jù)集的數(shù)目與最小數(shù)目進(jìn)行比較,如果該組中的數(shù)據(jù)集的數(shù)目至少是該最小數(shù)目,則可以確定有足夠的數(shù)據(jù)集來(lái)生成回歸模型??梢允褂枚喾N技術(shù),包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù),來(lái)選擇該最小數(shù)目。如果確定有足夠的數(shù)據(jù)集來(lái)生成回歸模型,則在塊436處可以更新該模型,這將在以下參考圖14進(jìn)行描述。然而,如果確定沒(méi)有足夠的數(shù)據(jù)集來(lái)生成回歸模型,則該流程可以返回塊404以接收下一數(shù)據(jù)集(x,y)。在另一示例中,操作員可以發(fā)出監(jiān)控命令以使回歸模型被生成。圖11是在確定組中有足夠的數(shù)據(jù)集來(lái)針對(duì)當(dāng)前有效范圍[xMIN,Xmax]之外的數(shù)據(jù)集生成回歸模型之后對(duì)模型進(jìn)行更新的示例方法450的流程圖。在塊454處,可以確定新回歸模型的范圍[x’MIN,x’MX]。有效范圍可以指示新回歸模型將有效的負(fù)荷自變量X的范圍。舉例來(lái)說(shuō),有效范圍可以指示該模型僅對(duì)其中(X)大于或等于x’MIN并小于或等于Χ’ λχ的負(fù)荷變量值(X)有效。僅作為一個(gè)示例,X’ ΜΙΝ可以被設(shè)置為該組數(shù)據(jù)集(x,y)中負(fù)荷變量X的最小值,X’ MX可以被設(shè)置為該組數(shù)據(jù)集(x,y)中負(fù)荷變量X的最大值。再次參見(jiàn)圖10A,例如,X’ MIN可以被設(shè)置為組374中最左邊的數(shù)據(jù)集的負(fù)荷變量值(X),X’ _可以被設(shè)置為組374中最右邊的數(shù)據(jù)集的負(fù)荷變量值U)。在圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,回歸塊176、180、184、188可以生成有效范圍。在塊460處,可以基于組中的數(shù)據(jù)集(X,y)生成針對(duì)范圍[x’MIN,x’Mx]的回歸模型。可以使用包括已知技術(shù)的多種技術(shù)中的任一種生成回歸模型,并且可以將多種函數(shù)的任一種用作模型。例如,模型可以包括線(xiàn)性公式、二次公式等。在圖IOB中,在組374上疊加而成的曲線(xiàn)378示出了已經(jīng)生成的對(duì)組374中的數(shù)據(jù)集進(jìn)行建模的回歸模型。與曲線(xiàn)378對(duì)應(yīng)的回歸模型在范圍[X’MIN,x’內(nèi)有效,而與曲線(xiàn)354對(duì)應(yīng)的回歸模型在范圍[x IN, xMX]內(nèi)有效。在圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150中,回歸塊176、180、184、188可以針對(duì)范圍[X’ ΜΙΝ,Χ’ Μχ]生成回歸模型。為方便解釋?zhuān)F(xiàn)在將范圍[XMIN,Xmax]稱(chēng)為[XMIN—DXmaxj],并將范圍[X’ MIN, X’ MX]稱(chēng)為[xMra—2,Xrnx—2]。此外,將與[XMIN—U Xmx—1]對(duì)應(yīng)的回歸模型稱(chēng)為f\(X),而將與[XMIN—2,Xmx—2]對(duì)應(yīng)的回歸模型稱(chēng)為f2(x)。因此,現(xiàn)在模型可以被表示為
      Γ f, (χ )J I — — -^M4X I·—.…—(公式 12)
      [/2(^)對(duì)十義*冊(cè)—2 — — XM.iX_2再次參見(jiàn)圖11,在塊464處,可以針對(duì)曲線(xiàn)354和378之間的操作區(qū)域,在與范圍[ΧΜΙΝ—1,ΧΜΑ) —1 ]和[XMim ΧΜΑ) —2]相對(duì)應(yīng)的回歸模型之間生成插值模型。以下描述的插值模型包括線(xiàn)性函數(shù),但在其他實(shí)施方式中,可以使用諸如二次函數(shù)之類(lèi)的其他類(lèi)型的函數(shù)。如果Xmxj小于ΧΜΙΝ—2,則插值模型可以被計(jì)算為 U 猶」)—/] 歷」¥ - X歷—2 )+ /2 {Χμικ—2 )(公式 13)
      、 XMfX_2 XMAX_l j類(lèi)似地,如果xMX 2小于Xmin」,則插值模型可以被計(jì)算為(Λ 匕應(yīng)」)—f(X狐」)> -X撕」)+ Z1 (xAm j)(公式 14)
      、 xMIN l xMAX 2 J因此,如果Xmaju小于Xmin 2,現(xiàn)在可以將模型表示為
      f' (X)T
      (f (γ 、— f (γ Λ對(duì)
      r/ \ Jl \ΛΜΙΝ 2/ Jl \XM.4X I/ .、WT
      χ) = I --一 (χ-^MIN 2)+/2(xM1N 2) 刈于Xmax ι<·γ< xmin 2
      VXMIN_2—xMAXJ J對(duì)和 <Χ<Χ
      f (I)」入 MIN—2 — Λ — ^MAX 2(公式15)并且如果%α)(—2小于%ΙΝ—P則|旲型可以表不為
      (f(xΛ- Χ-ΧΜΑΧ__2
      r/ \Jl\XmN I/ J 2 χ , r/χ奪4·.丁
      fix) — <(X - ΧΜ]Ν—1)+/1 (ΧΜΙΝ— I) 別丁X MAX—2 < -γ < xMIN I
      VxMiVJ -ΧΜΑΧ_2 J—— 對(duì)* <χ<χ —
      ,1 (γ)AJ J 人MIN—I — Λ — ΛΛ ΑΧ_1(公式16)從公式12、15和16可以看出,模型可以包括多個(gè)回歸模型。具體來(lái)說(shuō),第一回歸模型(即fi (χ))可以用于對(duì)第一操作區(qū)域(Xmiiu ( χ ( Xmxj)中的Rtot和/或ΛΡ因變量Y進(jìn)行建模,而第二回歸模型(即f2(x))可以用于對(duì)第二操作區(qū)域(XMIN—2 ( X ( Xmx_2>中的艮。,和/或ΛΡ因變量Y進(jìn)行建模。此外,從公式15和16可以看出,模型還可以包括插值模型,以對(duì)與回歸模型對(duì)應(yīng)的操作區(qū)域之間中的Rtot和/或ΛΡ因變量Y進(jìn)行建模。再次參見(jiàn)圖11,在塊468處,可以對(duì)有效范圍進(jìn)行更新。例如,如果Xmax i小于Xmin 2,則可以將Xmin設(shè)置為xMIN—P并可以將Xmax設(shè)置為xMX—2。類(lèi)似地,如果Xmax 2小于xMIN—P則可以將Xmin設(shè)置為Xmin 2,并且可以將XiM設(shè)置為Xbuu。圖IOC示出具有新有效范圍的新模型。參見(jiàn)圖8和11,可以利用諸如方法450之類(lèi)的方法對(duì)模型進(jìn)行多次更新。從圖IOC可以看出,為原操作范圍保留原模型,因?yàn)樵P捅硎? _和/或Λ P變量Y的“正?!敝怠7駝t,如果原模型被持續(xù)更新,則存在模型被更新到錯(cuò)誤狀況并且異常情況無(wú)法被探測(cè)到的可能性。當(dāng)過(guò)程移到新的操作區(qū)域時(shí),可以假定該過(guò)程仍然處于正常狀況,以便開(kāi)發(fā)新模型,并且該新模型可用于探測(cè)新的操作區(qū)域中發(fā)生的系統(tǒng)中的其它異常情況。這樣,熱交換器64的模型可以過(guò)程模型被無(wú)限擴(kuò)展到不同的操作區(qū)域。異常情況預(yù)防系統(tǒng)35 (圖I和2)可以將例如與圖7A、7B、9A、9B、9C、10AU0B和·
      IOC所示的一些或全部圖類(lèi)似的圖顯示在顯示設(shè)備上。舉例來(lái)說(shuō),如果熱交換器異常情況預(yù)防模塊150將建模標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)提供給異常情況預(yù)防系統(tǒng)35或數(shù)據(jù)庫(kù),則例如,異常情況預(yù)防系統(tǒng)35可以使用該數(shù)據(jù)來(lái)生成顯示,以示出回歸塊176、180、184、188如何將Rtot和/或ΔΡ因變量Y建模為自變流量(F。』)負(fù)荷變量X的函數(shù)。例如,該顯示可以包括與圖7A、7B和IOC的一個(gè)以上圖類(lèi)似的圖??蛇x地,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150也可以向異常情況預(yù)防系統(tǒng)35或數(shù)據(jù)庫(kù)提供例如用于生成回歸塊176、180、184、188的一些或全部數(shù)據(jù)集。在這種情況下,異常情況預(yù)防系統(tǒng)35可以使用該數(shù)據(jù)生成具有與圖7A、7B、10A、IOB的一個(gè)以上圖類(lèi)似的圖的顯示??蛇x地,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150也可以向異常情況預(yù)防系統(tǒng)35或數(shù)據(jù)庫(kù)提供例如熱交換器異常情況預(yù)防模塊150在其監(jiān)控階段所估計(jì)的一些或全部數(shù)據(jù)集。此外,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150也可以向異常情況預(yù)防系統(tǒng)35或數(shù)據(jù)庫(kù)提供例如針對(duì)一些或全部數(shù)據(jù)集的比較數(shù)據(jù)。在這種情況下,僅作為一個(gè)示例,異常情況預(yù)防系統(tǒng)35可以使用該數(shù)據(jù)生成具有與圖7A和7B的一個(gè)以上圖類(lèi)似的圖的顯示。熱交換器異常情況預(yù)防模塊的人工控制在針對(duì)圖6、8和11描述的異常情況預(yù)防模塊中,當(dāng)在特定操作區(qū)域中已經(jīng)獲得了足夠的數(shù)據(jù)集時(shí),模型本身可以自動(dòng)更新。然而,可能期望在非操作員允許的情況下不要發(fā)生這樣的更新。此外,可能期望即使是在所接收的數(shù)據(jù)集處于有效范圍內(nèi)時(shí)也允許操作員促成模型更新。圖12是與諸如圖4的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150之類(lèi)的異常情況預(yù)防模塊的可替換操作對(duì)應(yīng)的示例狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖550。與狀態(tài)圖550相對(duì)應(yīng)的操作允許操作員更多地對(duì)熱交換器異常情況預(yù)防模塊150進(jìn)行控制。例如,如以下更詳細(xì)描述的,當(dāng)操作員期望熱交換器異常情況預(yù)防模塊150的模型被強(qiáng)制進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)554時(shí),操作員可以使學(xué)習(xí)命令被發(fā)送到熱交換器異常情況預(yù)防模塊150。一般來(lái)說(shuō),在以下將進(jìn)行更詳細(xì)描述的學(xué)習(xí)狀態(tài)554下,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150獲取數(shù)據(jù)集,以生成回歸模型。類(lèi)似地,當(dāng)操作員期望熱交換器異常情況預(yù)防模塊150創(chuàng)建回歸模型,并開(kāi)始監(jiān)控傳入的數(shù)據(jù)集時(shí),該操作員可以使監(jiān)控命令被發(fā)送到熱交換器異常情況預(yù)防模塊150。一般來(lái)說(shuō),響應(yīng)于該監(jiān)控命令,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以轉(zhuǎn)移到監(jiān)控狀態(tài)558。
      熱交換器異常情況預(yù)防模塊150的初始狀態(tài)例如可以是未訓(xùn)練狀態(tài)560。在接收到學(xué)習(xí)命令時(shí),熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以從未訓(xùn)練狀態(tài)560轉(zhuǎn)移至學(xué)習(xí)狀態(tài)554。如果接收到監(jiān)控命令,則熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以保持在未訓(xùn)練狀態(tài)560??蛇x地,可以在顯示設(shè)備上顯示指示以通知操作員熱交換器異常情況預(yù)防模塊150還沒(méi)有被訓(xùn)練。在超出范圍狀態(tài)562下,可以對(duì)每個(gè)接收的數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析,以確定其是否在有效范圍內(nèi)。如果所接收的數(shù)據(jù)集不在有效范圍內(nèi),則熱交換器異常情況預(yù)防模塊可以保持在超出范圍狀態(tài)562。然而,如果所接收的數(shù)據(jù)集在有效范圍內(nèi),則熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以轉(zhuǎn)移到監(jiān)控狀態(tài)558。此外,如果接收到學(xué)習(xí)命令,則熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)狀態(tài)554。在學(xué)習(xí)狀態(tài)554下,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以采集數(shù)據(jù)集,從而可以在與所采集的數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)的一個(gè)以上操作區(qū)域中生成回歸模型。此外,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可選地可以檢查是否已經(jīng)接收到最大數(shù)目的數(shù)據(jù)集。最大數(shù)目可以例如由熱交·換器異常情況預(yù)防模塊150可用的存儲(chǔ)器決定。因此,如果已經(jīng)接收到最大數(shù)目的數(shù)據(jù)集,則這可能指示例如熱交換器異常情況預(yù)防模塊150已經(jīng)耗盡用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)集的可用存儲(chǔ)器,或者有這種危險(xiǎn)。通常,如果確定已經(jīng)接收到最大數(shù)目的數(shù)據(jù)集,或者如果接收到監(jiān)控命令,則可以更新熱交換器異常情況預(yù)防模塊150的模型,并且熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以轉(zhuǎn)移至監(jiān)控狀態(tài)558。圖13是學(xué)習(xí)狀態(tài)554下的操作的示例方法600的流程示意圖。在塊604,可以確定是否接收到監(jiān)控命令。如果接收到監(jiān)控命令,則該流程可以前進(jìn)至塊608。在塊608,可以確定是否已采集了最小數(shù)目的數(shù)據(jù)集以生成回歸模型。如果還沒(méi)有采集到最小數(shù)目的數(shù)據(jù)集,則熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以保持在學(xué)習(xí)狀態(tài)554??蛇x地,可以在顯示設(shè)備上顯示指示,以通知操作員由于還沒(méi)有采集到最小數(shù)目的數(shù)據(jù)集,因此熱交換器異常情況預(yù)防模塊150仍然處于學(xué)習(xí)狀態(tài)。另一方面,如果已經(jīng)采集到最小數(shù)目的數(shù)據(jù)集,則該流程可以前進(jìn)到塊612。在塊612,可以更新熱交換器異常情況預(yù)防模塊150的模型,這將參考圖14進(jìn)行更詳細(xì)的描述。接下來(lái),在塊616,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以轉(zhuǎn)移至監(jiān)控狀態(tài)558。如果在塊604已經(jīng)確定沒(méi)有接收到監(jiān)控命令,則該流程可以前進(jìn)到塊620,在塊620處可以接收新數(shù)據(jù)集。接下來(lái),在塊624,可以將所接收的數(shù)據(jù)集添加到合適的訓(xùn)練組。例如,合適的訓(xùn)練組可以基于數(shù)據(jù)集的負(fù)荷變量值來(lái)確定。作為示例性示例,如果負(fù)荷變量值小于模型的有效范圍的χΜΙΝ,則可以將數(shù)據(jù)集添加到第一訓(xùn)練組。并且,如果負(fù)荷變量值大于模型的有效范圍的Xmax,則可以將數(shù)據(jù)集添加到第二訓(xùn)練組。在塊628,可以確定是否已接收到最大數(shù)目的數(shù)據(jù)集。如果已接收到最大數(shù)目,則該流程可以前進(jìn)到塊612,并且熱交換器異常情況預(yù)防模塊150將最終轉(zhuǎn)移到如上所述的監(jiān)控狀態(tài)558。另一方面,如果沒(méi)有接收到最大數(shù)目,則熱交換器異常情況預(yù)防模塊150將保持在學(xué)習(xí)狀態(tài)554。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以以多種方式對(duì)方法600進(jìn)行修改。僅作為一個(gè)示例,如果在塊628處確定已經(jīng)接收到最大數(shù)目的數(shù)據(jù)集,則熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以?xún)H停止向訓(xùn)練組添加數(shù)據(jù)集。作為補(bǔ)充地或可替換地,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以提示用戶(hù)給出更新模型的授權(quán)。在這種實(shí)施方式中,除非用戶(hù)授權(quán)了更新,否則即使已經(jīng)獲得了最大數(shù)目的數(shù)據(jù)集,模型也不會(huì)被更新。圖14是可用于實(shí)現(xiàn)圖13的塊612的示例方法650的流程圖。在塊654處,可以使用新采集的數(shù)據(jù)集確定即將生成的回歸模型的范圍[x’MIN,x’MX]??梢允褂冒ㄒ阎夹g(shù)的多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)范圍[χ’ΜΙΝ,χ’ΜΧ]。在塊658處,可以使用參照?qǐng)D13描述的被采集并被添加到訓(xùn)練組中的數(shù)據(jù)集中的一些或全部來(lái)生成與范圍[χ’ΜΙΝ,χ’ΜΧ]對(duì)應(yīng)的回歸模型。可以使用包括已知技術(shù)的多種生成回歸模型。在塊662處,可以確定這是否是模型的初始訓(xùn)練。僅作為一個(gè)示例,可以確定有效范圍[XMIN,XIM]是否是指示該模型還沒(méi)有被訓(xùn)練的某個(gè)預(yù)定范圍。如果這是模型的初始訓(xùn)練,則該流程可以前進(jìn)到塊665,在塊665處,有效范圍[xMIN,Xmax]將被設(shè)置為塊654處確定的范圍。如果在塊662處確定這不是模型的初始訓(xùn)練,則該流程前進(jìn)到塊670。在塊670處,可以確定范圍[X’MIN,X’MX]是否與有效范圍[ΧΜΙΝ,Χ Α) ]交疊。如果有交疊,則該流程可·以前進(jìn)到塊674,在塊674處,可以根據(jù)交疊來(lái)更新一個(gè)以上其它回歸模型或插值模型的范圍??蛇x地,如果其它回歸模型或插值模型之一的范圍完全位于范圍[x’MIN,x’MX]中,則可以丟棄其它回歸模型或插值模型。這可以例如有助于節(jié)約存儲(chǔ)資源。在塊678處,如果需要的話(huà),可以對(duì)有效范圍進(jìn)行更新。例如,如果χ’ MIN小于有效范圍的xMIN,則可以將有效范圍的xMIN設(shè)置為X’ MIN。如果在塊670處確定范圍[χ’ ΜΙΝ,χ’ MX]與有效范圍[xMIN,Xmax]沒(méi)有交疊,則該流程可以前進(jìn)到塊682。在塊682處,如果需要的話(huà),可以生成插值模型。在塊686處,可以對(duì)有效范圍進(jìn)行更新。塊682和686可以類(lèi)似于針對(duì)圖11的塊464和468進(jìn)行描述的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到,方法650可以各種方式進(jìn)行修改。僅作為一個(gè)示例,如果確定范圍[χ’ ΜΙΝ,χ’ Μχ]與有效范圍[ΧΜΙΝ,ΧΜχ]存在交疊,則可以修改范圍[X’ ΜΙΝ,X’ Μχ]和其它回歸模型和插值模型的操作范圍中的一個(gè)以上,使這些范圍不存在交疊。圖15是監(jiān)控狀態(tài)558下的操作的示例方法700的流程圖。在塊704處,可以確定是否接收到學(xué)習(xí)命令。如果接收到學(xué)習(xí)命令,則該流程可以前進(jìn)到塊708。在塊708處,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)狀態(tài)554。如果沒(méi)有接收到學(xué)習(xí)命令,則該流程可以前進(jìn)到塊712。在塊712處,可以接收數(shù)據(jù)集(x,y),如前所述。然后,在塊716處,可以確定所接收的數(shù)據(jù)集(x,y)是否處于有效范圍[ΧΜΙΝ,ΧΜ) ]之內(nèi)。如果數(shù)據(jù)集超出有效范圍[xMIN,XmaJ,則該流程可以前進(jìn)到塊720,在塊720處,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以轉(zhuǎn)移到超出范圍狀態(tài)562。但是,如果在塊716處確定數(shù)據(jù)集處于有效范圍[xMIN,Xmax]內(nèi),則該流程可以前進(jìn)到塊724、728和732。塊724、728和732可分別以類(lèi)似于參照?qǐng)D5所描述的塊284、288和292的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了有助于進(jìn)一步解釋圖12的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖550、圖13的流程圖600、圖14的流程圖650和圖15的流程圖700,再次參照?qǐng)D7A、7B、9A、9B、9C、10A、10B、10C。圖7A示出熱交換器異常情況預(yù)防模塊150處于學(xué)習(xí)狀態(tài)554,而其模型正在被初始訓(xùn)練的圖350。具體來(lái)說(shuō),圖7A的圖350包括已采集到的一組數(shù)據(jù)集354。在操作員使監(jiān)控命令被發(fā)出之后,或如果已采集到最大數(shù)目的數(shù)據(jù)集,則可以生成與該組數(shù)據(jù)集354對(duì)應(yīng)的回歸模型。圖7B的圖350包括指示與該組數(shù)據(jù)集354對(duì)應(yīng)的回歸模型的曲線(xiàn)358。然后,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以轉(zhuǎn)移到監(jiān)控狀態(tài)558。圖9A的圖形350示出處于監(jiān)控狀態(tài)558的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150的操作。具體來(lái)說(shuō),熱交換器異常情況預(yù)防模塊150接收處于有效范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)集358。模型使用由曲線(xiàn)354指示的回歸模型生成預(yù)測(cè)yP (由圖9A的圖形中的“χ”指示)。在圖9C中,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150接收不在有效范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)集370。這可能使熱交換器異常情況預(yù)防模塊150轉(zhuǎn)移到超出范圍狀態(tài)562。如果操作員接下來(lái)使學(xué)習(xí)命令被發(fā)出,則熱交換器異常情況預(yù)防模塊150將再次轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)狀態(tài)554。圖IOA的圖形220示出熱交換器異常情況預(yù)防模塊150轉(zhuǎn)移回學(xué)習(xí)狀態(tài)554之后的操作。具體來(lái)說(shuō),圖IOA的圖包括已采集到的一組數(shù)據(jù)集374。在操作員已使監(jiān)控命令被發(fā)出之后,或者如果已采集到最大數(shù)目的數(shù)據(jù)集,則可以生成與該組數(shù)據(jù)集374對(duì)應(yīng)的回歸模型。圖IOB的圖350包括指示與該組數(shù)據(jù)集374對(duì)應(yīng)的回歸模型的曲線(xiàn)378。接下來(lái),可以生成針對(duì)曲線(xiàn)354與378之間的操作區(qū)域的插值模型?!と缓螅瑹峤粨Q器異常情況預(yù)防模塊150轉(zhuǎn)移回監(jiān)控狀態(tài)558。圖13C的圖350示出的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150再次在監(jiān)控狀態(tài)558下操作。具體來(lái)說(shuō),熱交換器異常情況預(yù)防模塊150接收處于有效范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)集382。模型使用由圖IOB的曲線(xiàn)378指示的回歸模型生成預(yù)測(cè)yP (由圖13C的圖中的“χ”指示)。如果操作員再次使學(xué)習(xí)命令被發(fā)出,則熱交換器異常情況預(yù)防模塊150將再次轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)狀態(tài)554,在該期間,另一組數(shù)據(jù)集被采集。在操作員已使監(jiān)控命令被發(fā)出之后,或如果已采集到最大數(shù)目的數(shù)據(jù)集,則可以生成與該組數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)的回歸模型。其它回歸模型的范圍可以被更新。例如,與曲線(xiàn)354和378對(duì)應(yīng)的回歸模型的范圍可以由于在這兩個(gè)回歸模型之間添加回歸模型而被加長(zhǎng)或縮短。另外,與曲線(xiàn)354和378對(duì)應(yīng)的回歸模型之間的操作區(qū)域的插值模型被與曲線(xiàn)354和378之間的曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的新回歸模型取代。因此,如果期望的話(huà),可以將插值模型從熱交換器異常情況預(yù)防模塊150所關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器中刪除。在轉(zhuǎn)移到監(jiān)控狀態(tài)558之后,熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以如前所述的那樣進(jìn)行操作。在負(fù)荷跟蹤應(yīng)用程序中使用異常情況預(yù)防的簡(jiǎn)化算法的熱交換器異常操作探測(cè)以上關(guān)于圖4所描述的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以適合于異常狀況隨時(shí)間很慢地形成的情況。例如,當(dāng)在熱交換器64中采用具有較低淤塞性能的流體(例如水)時(shí),則來(lái)自一種或兩種流體的殘留材料可以持續(xù)數(shù)天或數(shù)個(gè)星期地逐漸在熱交換器的內(nèi)壁上堆積??捎糜谔綔y(cè)殘留材料堆積的測(cè)量值可以例如每I秒到10秒獲得一次。在這種情況下,5分鐘的采樣窗口可以包括30 - 300個(gè)樣本,根據(jù)這些樣本可以計(jì)算出合適的統(tǒng)計(jì)特征,例如負(fù)荷變量均值監(jiān)控變量均值μ M,或監(jiān)控變量標(biāo)準(zhǔn)差σΜ。使用5分鐘的采集窗口時(shí),需要六個(gè)小時(shí)來(lái)基于僅72個(gè)均值計(jì)算回歸模型(72樣本X 5分鐘/樣本Xl小時(shí)/60分鐘=6小時(shí))。當(dāng)需要遠(yuǎn)長(zhǎng)于六小時(shí)的時(shí)間才能形成異常情況時(shí),則六小時(shí)訓(xùn)練周期對(duì)于開(kāi)發(fā)回歸模型不會(huì)有問(wèn)題。然而,在其它情況下,異常情況可能在短得多的時(shí)間幀內(nèi)建立。例如,當(dāng)熱交換器64中采用的流體尤其易于使殘留材料快速堆積時(shí)。在這些情況下,六小時(shí)或其它比較長(zhǎng)的訓(xùn)練周期可能完全不合適。圖16中示出具有短得多的訓(xùn)練周期的可替換熱交換器異常情況預(yù)防模塊800??商鎿Q熱交換器異常情況預(yù)防模塊800在與本申請(qǐng)同日遞交的、題為“SMPLIFIED ALGORITHMABNORMAL SITUATION PREVENTION IN LOAD FOLLOWING APPLICATIONS INCLUDING PLUGGEDLINE DIAGNOSTIC IN A DYNAMIC PROCESS (負(fù)荷跟蹤應(yīng)用中包括動(dòng)態(tài)過(guò)程中的插接線(xiàn)
      診斷的簡(jiǎn)化算法異常情況預(yù)防)”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No._ (代理機(jī)構(gòu)案號(hào)
      No. 30203/42625)中有所描述。由此將上述專(zhuān)利申請(qǐng)以其整體通過(guò)引用合并于此??商鎿Q熱交換器異常情況預(yù)防模塊800包括以上所述的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150的眾多特征,除了診斷塊804、808、812、816。正如使用熱交換器異常情況預(yù)防模塊150,在可替換熱交換器異常情況預(yù)防模塊800中,負(fù)荷變量160、162可以輸入至負(fù)荷變量SPM塊172。負(fù)荷變量SPM塊172可以計(jì)算在特定采樣窗口內(nèi)接收到的負(fù)荷變量值的均值μ P標(biāo)準(zhǔn)差σ卩或一些其它統(tǒng)計(jì)特征。多個(gè)監(jiān)控變量152、154、156、158、160和162可以用于計(jì)算Rtot,。和Rtot,h,Rtot,。和Rtot,h可以與監(jiān)控變量164和166 —起輸入至監(jiān)控變量SPM塊173。監(jiān)控變量SPM塊173可以計(jì)算在特定窗口內(nèi)接收到的監(jiān)控變量值的均值μΜ、標(biāo)準(zhǔn)差σΜ、或一些其它統(tǒng)計(jì)特征。從負(fù)荷變量SPM塊172輸出的統(tǒng)計(jì)特征值作為自變量χ被輸入到診斷塊804、808、812、816。從監(jiān)控變量SPM塊173輸出的統(tǒng)計(jì)特征值可以作為因變量y輸入至診斷塊·804、808、812、816。診斷塊804、808、812、816可以計(jì)算因變量的實(shí)際測(cè)量值y與因變量的預(yù)測(cè)值yP之間的差A(yù)y。診斷塊804、808、812、816可以確定是否存在異常情況,并生成可以被發(fā)送至控制器或其它過(guò)程控制設(shè)備的合適的狀態(tài)信號(hào)175、179、183、187。圖17中示出診斷塊804、808、812、816的示例的詳細(xì)框圖。盡管只示出一個(gè)診斷塊804,但是以下描述也等同地適用于診斷塊808、812和816。負(fù)荷變量SPM塊172的輸出可以作為自變量x820輸入至診斷塊804,第二 SPM塊173的輸出可以作為因變量y824輸入至診斷塊804。SPM塊172、173可以以共同的采樣窗口操作,從而使對(duì)應(yīng)的(x,y )值可以基本同時(shí)被診斷塊804接收到。診斷塊804可以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)功能塊828和監(jiān)控功能塊832。診斷塊804還可以維護(hù)所選擇的(X,y)數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)組836。當(dāng)從SPM塊172、173接收到新的集(X,y)的值時(shí),可以在判決塊840中確定是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)功能塊828還是實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能塊832。在判決塊840處,可以將新數(shù)據(jù)集的自變量χ的值與數(shù)組836中所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的自變量χ的值進(jìn)行比較。如果新數(shù)據(jù)集(X,y)中的自變量χ的值超出已接收并存儲(chǔ)在數(shù)組中的自變量值的范圍,換句話(huà)說(shuō),如果x〈xmin或x>xmax,其中是Xmin是數(shù)組836中所存儲(chǔ)的自變量X的最小值,Xmax是數(shù)組836中所存儲(chǔ)的自變量χ的最大值,則可以執(zhí)行學(xué)習(xí)功能塊172。如果新數(shù)據(jù)集U,y)中的自變量χ的值在已接收并存儲(chǔ)在數(shù)組中的自變量χ的值的范圍之內(nèi),換句話(huà)說(shuō),如果Xniin ^ χ ^ xmax,則可以執(zhí)行監(jiān)控功能塊832。當(dāng)執(zhí)行學(xué)習(xí)功能塊832時(shí),新數(shù)據(jù)集(x,y)可以被添加到數(shù)組836中。如果x〈xmin,則新數(shù)據(jù)集可以被添加到數(shù)組836的頂端或前面,并且數(shù)組836中所存儲(chǔ)的已有數(shù)據(jù)集的索引值可以增加I。如果χ>χ_,則新數(shù)據(jù)集可以被添加到數(shù)組836的底端或后面,并且已有數(shù)據(jù)集的索引值保持不變。數(shù)組836可以定義將因變量y建模為所接收的自變量χ的值的函數(shù)的函數(shù)。該數(shù)組所定義的函數(shù)可以包括由在數(shù)組836中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)集(x,y)定義的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間延伸的多個(gè)線(xiàn)性段。對(duì)應(yīng)給定值X,可以使用下列函數(shù)預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)的值y。如果所接收的χ的值等于數(shù)組836中所存儲(chǔ)的值Xi之一,則因變量的預(yù)測(cè)值yP簡(jiǎn)單地等于數(shù)組836中所存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)值Yi0然而,如果自變量χ的值并不精確地匹配數(shù)組836中所存儲(chǔ)的值Xi之一,則可以通過(guò)在數(shù)組836中具有最接近自變量χ的接收值且分別大于和小于自變量χ的接收值的自變量χ值的數(shù)據(jù)集(x,y)對(duì)之間施行線(xiàn)性插值計(jì)算因變量的預(yù)測(cè)值yP。具體地,如果Xi〈X〈Xi+1,則可以通過(guò)根據(jù)以下公式在數(shù)據(jù)點(diǎn)(Xi,Yi)和(Xi+1,yi+1)之間施行線(xiàn)性插值來(lái)計(jì)算yP Λ =—兄(χ~χ,) + > (公式 17)
      Xm — Xi—旦計(jì)算出預(yù)測(cè)值yP,診斷塊804就可以根據(jù)公式Ay = y — yp計(jì)算新數(shù)據(jù)集(X,y)的因變量的實(shí)際值y與因變量的預(yù)測(cè)值yP之間的差。然后診斷塊804可以確定Ay是否超出了建立的閾值。如果Ay超出了該閾值,則診斷塊可以探測(cè)到異常情況,并生成合適的狀態(tài)信號(hào) 175、179、183、187。圖18 — 21示出根據(jù)圖16和17的可替換熱交換器異常情況預(yù)防模塊將監(jiān)控變量的模型建立為對(duì)應(yīng)的負(fù)荷變量的函數(shù)的過(guò)程。圖18 — 21中的每個(gè)圖都示出接收到新數(shù)據(jù)集時(shí)數(shù)組836的內(nèi)容。數(shù)組中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)集也被示出為繪制在坐標(biāo)系850上。橫軸852表示負(fù)荷變量值(流量),縱軸854表示監(jiān)控變量值(Rtot和/或ΛΡ)。·最初,數(shù)組836中沒(méi)有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)集。第一集的值(xa,ya)從SPM塊172、173接收。值xa與數(shù)組836中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)集的F?!回?fù)荷變量的最大值和最小值(xmin,xmax)相比較。由于數(shù)組中最初沒(méi)有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)集,因此沒(méi)有建立針對(duì)Xmin和Xmax的值,并且Xa值不可能落在XniinS xa ( Xmax的范圍內(nèi)。所以實(shí)施學(xué)習(xí)功能塊828,并且將數(shù)據(jù)集(xa,ya)添加到數(shù)組836中。由于在數(shù)據(jù)集(xa,ya)被添加到數(shù)組中時(shí)數(shù)組836中沒(méi)有存儲(chǔ)其它數(shù)據(jù)集,因此數(shù)據(jù)集(xa,ya)被添加到數(shù)組中的第一位置,并且被指配索引值“I”。這樣,當(dāng)在坐標(biāo)系850中繪制數(shù)組836時(shí),點(diǎn)(X1, yi) 856對(duì)應(yīng)于從SPM塊172、173接收的第一數(shù)據(jù)集的值(xa,ya)。從SPM塊172、173接收負(fù)荷的第二集(F。』)和監(jiān)控(艮。,和/或ΛΡ)變量值(xb,yb)。負(fù)荷變量的接收值xb再次與數(shù)組836中存儲(chǔ)的負(fù)荷變量值進(jìn)行比較。由于數(shù)組836中僅存儲(chǔ)有一個(gè)數(shù)據(jù)集(xa,ya),并且接收的負(fù)荷變量值xb不可能落在Xmin < xa < Xmax之間的范圍內(nèi),除非Xb恰好等于xa。在該示例中,假設(shè)xb>xa。學(xué)習(xí)功能塊828被再一次實(shí)施,并且數(shù)據(jù)集(xb,yb)被添加到數(shù)組836的末端。由于數(shù)據(jù)集(xb,yb)是數(shù)組836中存儲(chǔ)的第二個(gè)數(shù)據(jù)集,因此其被指配索引值“2”。當(dāng)在坐標(biāo)系850上繪制數(shù)組836時(shí),點(diǎn)(x2,y2)858對(duì)應(yīng)于從SPM塊172、173接收的接收負(fù)荷和監(jiān)控變量值(xb,yb)。在該點(diǎn)處,監(jiān)控變量(Rttrt和/或ΔΡ)的模型包括在數(shù)據(jù)點(diǎn)(X1, yj 856和(x2, y2) 858之間延伸并包括數(shù)據(jù)點(diǎn)(X1, Y1)856 和(x2,y2) 858 的線(xiàn)段 860。在圖19中,從SPM塊172、173接收包括負(fù)荷(Fe,h)和監(jiān)控(Rtrt和/或ΛΡ)變量值的第三數(shù)據(jù)集(xe,y。)。在這種情況下,假設(shè)xe>xb。在這一點(diǎn)處,xmin = xa(數(shù)組836中存儲(chǔ)的監(jiān)控變量的最低值)并且Xmax = xb (數(shù)組836中存儲(chǔ)的監(jiān)控變量的最高值)。由于χ。大于xb,x。沒(méi)有落在XminXfflax的范圍之內(nèi),因此再次實(shí)施學(xué)習(xí)功能塊828。數(shù)據(jù)集(χ。,yc)被添加到數(shù)組836中。由于xe>xmax (xb),因此數(shù)據(jù)集(xe,y。)被添加到數(shù)組836的末端,并被指配索引值“3”。當(dāng)在圖19所示的坐標(biāo)系850上繪制數(shù)組836時(shí),點(diǎn)(x3,y3)862對(duì)應(yīng)于從SPM塊172、173接收的接收負(fù)荷和監(jiān)控變量值(x。,y。)。現(xiàn)在監(jiān)控變量的模型包括在數(shù)據(jù)點(diǎn)(X1, Yi)和(Xy Y2)之間延伸并包括數(shù)據(jù)點(diǎn)(X1, Yi)和(x2,y2)的線(xiàn)段860。接下來(lái),從SPM塊172、173接收第四數(shù)據(jù)集(xd,yd)。在這種情況下,假設(shè)xb〈xd〈x。。在該階段,數(shù)組836中存儲(chǔ)的監(jiān)控變量的最小值是Xa,并且數(shù)組836中存儲(chǔ)的監(jiān)控變量的最大值是X。。換句話(huà)說(shuō),Xmin = Xa并且Xmax = XcO此時(shí),監(jiān)控變量的接收值Xd在Xmin〈Xd〈Xmax的范圍之內(nèi)。因此針對(duì)數(shù)據(jù)集(Xd, yd)實(shí)施監(jiān)控功能塊832,而非學(xué)習(xí)功能塊828,并且數(shù)據(jù)集(Xd,yd)不被添加到數(shù)組836中。在針對(duì)數(shù)據(jù)集(xd,yd)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能塊832時(shí),該算法基于已有的模型和負(fù)荷變量的接收值xd計(jì)算監(jiān)控變量的預(yù)測(cè)值yd。如上所述,假設(shè)負(fù)荷變量的接收值xd落在xb〈xd〈x。的范圍之內(nèi),由于xd在值xb和xc之間,因此可以基于模型850的、在(x2,y2) 858和(x3,y3)862 (即(xb, yb)和(χ。,y。))之間延伸并包括(x2, y2) 858和(x3, y3) 862的線(xiàn)性段864所表示的部分,來(lái)計(jì)算監(jiān)控變量的預(yù)測(cè)值?;氐焦?7,用于計(jì)算監(jiān)控變量的預(yù)測(cè)值yP的公式是Λ = ; _ ; ( - )+ V2
      a*3 -X2或·
      V — Vh心=—-(xd - )+ V6在可替換的實(shí)施例中,可以由除了在數(shù)組中的點(diǎn)之間施行線(xiàn)性插值之外的其它方法生成對(duì)監(jiān)控變量進(jìn)行建模的函數(shù)。例如,可以生成用平滑曲線(xiàn)連接數(shù)組中的點(diǎn)的樣條。在二階或二次樣條中,可以定義二階多項(xiàng)式以連接各對(duì)相鄰的點(diǎn)。可以選擇這樣的曲線(xiàn)這些曲線(xiàn)的一階導(dǎo)數(shù)在這些曲線(xiàn)相交的點(diǎn)處(即在數(shù)組中定義的點(diǎn)處)相等。在三階或三次樣條中,可以定義三階多項(xiàng)式以連接各對(duì)相鄰的點(diǎn)。在這種情況下,可以選擇這樣的曲線(xiàn)相鄰的曲線(xiàn)在這些曲線(xiàn)相交的點(diǎn)處具有相等的一階和二階導(dǎo)數(shù)。一旦確定了監(jiān)控變量的預(yù)測(cè)值,則將監(jiān)控變量的預(yù)測(cè)值yP和監(jiān)控變量的接收值yd之差與一閾值進(jìn)行比較。如果yd — yP大于該閾值,則探測(cè)到異常情況。如果yd —yP不大于該閾值,則該過(guò)程是在可接受的極限內(nèi)操作,并且接收下一數(shù)據(jù)集時(shí)繼續(xù)監(jiān)控監(jiān)控變量。在一個(gè)示例中,該閾值可以被提供為絕對(duì)值。繼續(xù)圖20,從SPM塊172、173接收第五數(shù)據(jù)集(xe,ye)。在這種情況下,假設(shè)xe〈xa。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)集(xe,ye)時(shí),數(shù)組836中存儲(chǔ)的負(fù)荷變量的最小值是Xa,并且數(shù)組836中存儲(chǔ)的負(fù)荷變量的最大值是χ。。換句話(huà)說(shuō),Xmin = Xa并且Xmax = X。。在這種情況下Xe^Xa,并且負(fù)荷變量的接收值XeF在數(shù)組836中已存儲(chǔ)的負(fù)荷變量值的范圍內(nèi)。因此針對(duì)數(shù)據(jù)集(xe,ye)實(shí)施學(xué)習(xí)功能塊828,并且新數(shù)據(jù)集被添加到數(shù)組836中。然而,此時(shí),由于χε〈χ_(xa),因此新數(shù)據(jù)集被添加到數(shù)組836的前面。新數(shù)據(jù)集(xe,ye)被指配索引值“1”,并且給數(shù)組836中已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)集中的每一個(gè)指配的索引值都被增加I。這樣,當(dāng)在坐標(biāo)系850上繪制該數(shù)組時(shí),點(diǎn)(X1, Yi) 866對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)集(xe, ye),點(diǎn)(x2, y2) 856對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)集(xa,ya),點(diǎn)(x3,y3) 858對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)集(xb,yb),點(diǎn)(x4,y4) 862對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)集(x。,y。)?,F(xiàn)在監(jiān)控變量的模型包括在數(shù)據(jù)點(diǎn)(X1, Yi) 866和(x2, y2) 856之間延伸并包括數(shù)據(jù)點(diǎn)(X1, Y1) 866和(x2,Y2) 856的線(xiàn)性段868、在數(shù)據(jù)點(diǎn)(x2,y2) 856和(x3,y3) 858之間延伸并包括數(shù)據(jù)點(diǎn)(x2,y2)856和(x3,y3) 858的線(xiàn)性段860以及在數(shù)據(jù)點(diǎn)(x3,y3) 858和(x4,y4) 862之間延伸并包括數(shù)據(jù)點(diǎn)(x3,y3) 858和(x4, y4)的線(xiàn)性段864。圖21示出給模型添加兩個(gè)以上數(shù)據(jù)點(diǎn)。從SPM塊172、173接收數(shù)據(jù)集(xf,yf)。在這種情況下,xf小于數(shù)組836中存儲(chǔ)的負(fù)荷變量的最小值(xf〈xe)。因此,數(shù)據(jù)集(xf,yf)被添加到數(shù)組836的前面,并且被指配索引值“I”。數(shù)組中存儲(chǔ)的所有其它數(shù)據(jù)集的索引值都增加I。接下來(lái),從SPM塊172、173接收數(shù)據(jù)集(Xg,yg)。在這種情況下,xg大于數(shù)組836中存儲(chǔ)的負(fù)荷變量的最大值(xs〈x。)。因此,新數(shù)據(jù)集(xs,ys)被添加到數(shù)組836的末端,并且被指配下一可用的索引號(hào),在這種情況下是索引值“6”。在圖21中整個(gè)數(shù)組836被繪制在坐標(biāo)系850上。第一點(diǎn)(Xl,yi) 870對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)集(xf,yf),第二點(diǎn)(x2,y2) 866對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)集(xe,ye),第三點(diǎn)(x3,y3) 856對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)集(xa,ya),第四點(diǎn)(x4,y4) 858對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)集(xb,yb),第五點(diǎn)(x5,y5) 862對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)集(x。,y。),并且第六點(diǎn)(x6,y6) 872對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)集(xg,yg)o監(jiān)控變量的模型包括在數(shù)據(jù)點(diǎn)(X1, Y1) 870和(x2,y2) 866之間延伸并包括數(shù)據(jù)點(diǎn)(X1, Y1) 870和(x2,y2> 866的線(xiàn)性段874、在點(diǎn)(x2,y2) 866和(x3,y3) 856之間延伸并包括點(diǎn)(x2,y2) 866和(x3,y3) 856的線(xiàn)性段868、在點(diǎn)(x3,y3) 856和(x4,y4) 858之間延伸并包括點(diǎn)(x3,y3) 856和(x4,y4) 858的線(xiàn)性段860、在點(diǎn)(x4,y4) 858和(x5,y5) 862之間延伸并包括點(diǎn)(x4,y4) 858和(x5,y5) 862的線(xiàn)性段864以及在數(shù)據(jù)點(diǎn)(x5,y5) 862和(x6,y6) 872之間延伸并包括數(shù)據(jù)點(diǎn)(x5,y5) 862和(x6,y6) 872的線(xiàn)性段876。在理論上,可以添加到矩陣836中用于創(chuàng)建諸如圖18 — 21中開(kāi)發(fā)的可擴(kuò)展模型之類(lèi)的可擴(kuò)展模型的點(diǎn)的數(shù)目沒(méi)有限制。但實(shí)際上,處理限制可能對(duì)可以包括在特定模型中的點(diǎn)的數(shù)目強(qiáng)加了上限。在這種情況下,問(wèn)題出現(xiàn)了,當(dāng)即將添加到模型中的新的點(diǎn)超出數(shù)組中點(diǎn)的數(shù)目的處理上限時(shí),已建立的可擴(kuò)展模型會(huì)在不過(guò)度改變模型準(zhǔn)確率的情況下·被移除。例如,如果生成圖21的可擴(kuò)展模型的異常情況預(yù)防算法具有五個(gè)點(diǎn)的處理限制,那么可以確定可以將數(shù)據(jù)點(diǎn)870、866、856、858、862、872中的哪一個(gè)從數(shù)組836中移除并使得對(duì)模型的準(zhǔn)確率的影響最小。參見(jiàn)圖22,其中示出三個(gè)點(diǎn)4^)880,(^,^)882和(x3,y3)884的序列。這三個(gè)點(diǎn)880、882、884定義一個(gè)三角形,該三角形具有由線(xiàn)段(Xl,yi)_ (x2,y2)886、(x2,y2)- (x3,y3) 888 和(X1, Y1) - Cx3, y3) 890 定義的邊。線(xiàn)段(X1, Y1) - (x2,y2) 886 和(x2, y2) - Cx3,y3) 888形成[X1, x3]范圍內(nèi)的可擴(kuò)展模型的原始部分。然而,如果點(diǎn)(x2,y2) 882從模型中移除,則線(xiàn)段(X1, Y1) - (x3,y3) 890 代替線(xiàn)段(X1, Y1) - (x2, y2) 886 和(x2, y2) - Cx3, y3)888。包含所有三個(gè)點(diǎn)(x1; Y1) 880、(x2, y2) 882和(x3,y3) 884的原始函數(shù)與僅包含兩個(gè)點(diǎn)(X1, Y1) 880和(x3,y3) 884的簡(jiǎn)化函數(shù)之間的誤差量?jī)H僅是由所有三個(gè)點(diǎn)880、882、884形成的三角形892的面積。三角形892的面積可由下列公式來(lái)計(jì)算A^X1V2 -X1V3 -X2V1+ X2V3 + .' U2I(公式 18)如果從諸如圖21中所示的可擴(kuò)展模型之類(lèi)的可擴(kuò)展模型中移除一個(gè)點(diǎn),則要移除的點(diǎn)可以是將使修改后的可擴(kuò)展模型盡可能接近原始可擴(kuò)展模型的那個(gè)點(diǎn)。確定該點(diǎn)的一種方法是確定哪個(gè)點(diǎn)從原始可擴(kuò)展模型中移除時(shí)會(huì)在原始可擴(kuò)展模型與修改后的可擴(kuò)展模型之間產(chǎn)生最小的誤差量。由移除任何特定點(diǎn)所引入的誤差可以通過(guò)使用公式(18)所記錄的公式計(jì)算由該點(diǎn)本身和該點(diǎn)兩側(cè)的各個(gè)相鄰點(diǎn)形成的三角形的面積來(lái)確定。該過(guò)程可以針對(duì)原始可擴(kuò)展模型中除兩端的兩個(gè)點(diǎn)之外的每個(gè)點(diǎn)來(lái)實(shí)施。具有最小面積的三角形會(huì)定義原始可擴(kuò)展模型與修改后的可擴(kuò)展模型之間的最小變化量。因此,當(dāng)處理限制需要必須從模型中移除一個(gè)點(diǎn)以便改善處理效率時(shí),或滿(mǎn)足用于實(shí)現(xiàn)異常情況預(yù)防算法的硬件設(shè)備或系統(tǒng)的處理極限時(shí),與其兩個(gè)相鄰的鄰居形成最小三角形的點(diǎn)是從可擴(kuò)展模型中移除的最佳選擇。返回圖21中所示的可擴(kuò)展模型,可以看出點(diǎn)(x3,y3) 856幾乎與兩個(gè)相鄰點(diǎn)(x2,y2)866和(x4,y4)858共線(xiàn)。很明顯,由這三個(gè)點(diǎn)形成的三角形的面積非常小。移除點(diǎn)(x3,y3)856將會(huì)對(duì)可擴(kuò)展模型900的總體形狀具有可忽略的影響,這可以通過(guò)將圖21的可擴(kuò)展模型與圖23中所示的修改后的可擴(kuò)展模型900進(jìn)行比較而得到證實(shí)。圖21中的原始可擴(kuò)展模型中的點(diǎn)(x3,y3) 856已從圖23的修改后的可擴(kuò)展模型900中移除。即使沒(méi)有點(diǎn)(x3,Y3) 856,圖23的修改后的可擴(kuò)展模型900也具有與圖21的原始可擴(kuò)展模型基本相同的形狀。(應(yīng)當(dāng)注意定義圖23的修改后的可擴(kuò)展模型的點(diǎn)的索引值已被調(diào)整,以便反映出從圖21的原始可擴(kuò)展模型中移除了點(diǎn)(x3,y3) 856。但是標(biāo)識(shí)這些點(diǎn)的附圖標(biāo)記保持不變。因此,修改后的可擴(kuò)展模型900中的點(diǎn)(Xl,Y1) 870和(x2,y2) 866對(duì)應(yīng)于圖21的原始可擴(kuò)展模型中的相同點(diǎn)(Xl,yi) 870和(x2,y2) 866。然而,圖23的修改后的可擴(kuò)展模型900中的點(diǎn)(x3,y3) 856對(duì)應(yīng)于圖21的原始可擴(kuò)展模型中的點(diǎn)(x4,y4) 858。圖23的修改后的可擴(kuò)展模型900中的點(diǎn)(x4,y4) 862對(duì)應(yīng)于圖21的原始可擴(kuò)展模型中的點(diǎn)(x5,y5) 862,圖23的修改后的模型900中的點(diǎn)(x5,y5) 872對(duì)應(yīng)于圖21的原始可擴(kuò)展模型中的點(diǎn)(x6,y6) 862。)現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖24,其中示出用于實(shí)現(xiàn)異常情況預(yù)防系統(tǒng)的方法910。根據(jù)該方法,在912處接收新的點(diǎn)(χ, y)0新的點(diǎn)(χ, y)的自變量χ可以包括第一過(guò)程變量在預(yù)定義的采樣窗口內(nèi)的統(tǒng)計(jì)特征(例如,均值、標(biāo)準(zhǔn)差或其它統(tǒng)計(jì)測(cè)量值)。新的點(diǎn)(x,y)的因變量y可·以包括第二過(guò)程變量的統(tǒng)計(jì)特征。在熱交換器中,可替換熱交換器異常情況預(yù)防模塊800可以對(duì)作為第一變量(負(fù)荷Fc^h變量)的函數(shù)的第二變量(監(jiān)控Rttrt和/或Λ P變量)進(jìn)行監(jiān)控。在監(jiān)控變量并不以預(yù)測(cè)的方式基于負(fù)荷變量的運(yùn)轉(zhuǎn)而運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),異常情況預(yù)防系統(tǒng)可能會(huì)探測(cè)到異常情況。在判決塊914中對(duì)自變量χ的值進(jìn)行檢查。將新的點(diǎn)(x,y)的自變量χ的值與先前接收的點(diǎn)的自變量值進(jìn)行比較。如果接收的點(diǎn)的自變量χ的值在先前接收的點(diǎn)的自變量χ的值的范圍內(nèi),即如果XnlinS χ ( χ_,其中Xnlin是已接收的χ的最低值,而Xmax是已接收的X的最高值,則執(zhí)行監(jiān)控功能塊916。如果X的接收值不在Xmin與Xmax之間的范圍內(nèi),則施行學(xué)習(xí)功能塊918。如果新點(diǎn)的χ值不在已接收的值的范圍內(nèi),則在920處,新點(diǎn)被添加到定義可擴(kuò)展模型的點(diǎn)的數(shù)組中。如果X的值小于Xmin,則新點(diǎn)被添加到數(shù)組的前面,并且數(shù)組中已存儲(chǔ)的其它點(diǎn)的索引值被增加I。如果X的值大于Xmax,則新點(diǎn)被添加到數(shù)組的后面。在判決塊922處,估計(jì)數(shù)組中存儲(chǔ)的點(diǎn)的數(shù)目,以確定在數(shù)組中已存儲(chǔ)的點(diǎn)的數(shù)目是否等于數(shù)組中可以存儲(chǔ)的點(diǎn)的最大數(shù)目。如果n ^nmax,則在塊924處,異常情況預(yù)防系統(tǒng)繼續(xù)。然而,如果n = nmax,則在塊926處,從數(shù)組中移除一個(gè)點(diǎn)。移除的點(diǎn)可以是與其相鄰點(diǎn)形成具有最小面積Ai的三角形的點(diǎn)(Xi,yi),如上所述??商鎿Q地,可以采用誤差平方積分算法來(lái)識(shí)別當(dāng)從數(shù)組中移除時(shí)將在相應(yīng)的可擴(kuò)展模型中引入最小誤差量的點(diǎn)。返回判決塊914,如果自變量χ的值在已接收的變量值的范圍內(nèi),則通過(guò)在928處計(jì)算因變量的預(yù)測(cè)值yP繼續(xù)監(jiān)控功能塊916?;谧宰兞喀值慕邮罩岛蛿?shù)組中存儲(chǔ)的點(diǎn)所體現(xiàn)的可擴(kuò)展模型計(jì)算因變量的預(yù)測(cè)值。一旦計(jì)算出因變量的預(yù)測(cè)值yP,則在塊930處通過(guò)從接收的新數(shù)據(jù)點(diǎn)中y的實(shí)際值中減去因變量的預(yù)測(cè)值yP來(lái)計(jì)算差值A(chǔ)y。然后在932處,將該值A(chǔ)y與用戶(hù)定義的閾值進(jìn)行比較。如果Λ7大于閾值,則在934處探測(cè)到異常情況。如果在932處Ay的值不大于閾值,則認(rèn)為被監(jiān)控過(guò)程的狀態(tài)正常,并且在924處異常情況預(yù)防算法繼續(xù)。熱交換器異常情況預(yù)防模塊150、800的一個(gè)方面是用戶(hù)界面例程,該用戶(hù)界面例程提供與這里所述的熱交換器異常情況預(yù)防模塊集成的圖形用戶(hù)界面(GUI),以方便用戶(hù)與熱交換器異常情況預(yù)防模塊所提供的各種異常情況預(yù)防能力的交互。然而,在更詳細(xì)地討論GUI之前,應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)GUI可以包括使用任意合適的編程語(yǔ)言和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)以上軟件例程。另外,組成GUI的軟件例程可以存儲(chǔ)在諸如工廠10中的工作站、控制器等的單個(gè)處理站或單元中,或在該處理站或單元中被處理,或可替換地,可以使用在熱交換器異常情況預(yù)防模塊中以可通信方式互相連接的多個(gè)處理單元以分布式存儲(chǔ)和執(zhí)行GUI的軟件例程。優(yōu)選地但不是必需地,⑶I可以使用熟悉的圖形、基于windows的架構(gòu)和外觀來(lái)實(shí)現(xiàn),其中多個(gè)互相聯(lián)接的圖形視圖或頁(yè)面包括使用戶(hù)能夠以期望的方式通覽(navigatethrough)頁(yè)面以查看和/或獲取特定類(lèi)型的信息的一個(gè)以上下拉菜單。以上所述的熱交換器異常情況預(yù)防模塊的特征和/或能力可以通過(guò)GUI的一個(gè)以上相應(yīng)的頁(yè)面、視圖或顯示來(lái)表示、訪(fǎng)問(wèn)、調(diào)用等。此外,組成Gn的各種顯示可以邏輯方式互相聯(lián)接,以方便用戶(hù)快速且直觀地通覽所述顯示,以獲取特定類(lèi)型的信息或訪(fǎng)問(wèn)和/或調(diào)用熱交換器異常情況預(yù)防模塊的特定能力。一般而言,這里所述的⑶I提供過(guò)程控制區(qū)域、單元、環(huán)路、設(shè)備等的直觀的圖形·描繪或顯示。這些圖形顯示中的每一個(gè)都可以包括與⑶I所顯示的特定視圖相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)信息和指示(其中一些或全部狀態(tài)信息和指示可以由以上所述的熱交換器異常情況預(yù)防模塊生成)。用戶(hù)可以使用任意視圖、頁(yè)面或顯示中的指示來(lái)快速評(píng)估該顯示中描繪的熱交換器64中是否存在問(wèn)題。另外,⑶I可以就與熱交換器64中已經(jīng)出現(xiàn)的或即將出現(xiàn)的諸如異常情況之類(lèi)的問(wèn)題向用戶(hù)提供消息。這些消息可以包括圖形和/或文本信息,用于描述該問(wèn)題、建議對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可以被實(shí)施以消除當(dāng)前問(wèn)題或可以被實(shí)施以避免潛在問(wèn)題的可能改變、描述可以被繼續(xù)以校正或避免問(wèn)題的一系列行動(dòng)等。熱交換器異常情況預(yù)防模塊150、800可以包括一個(gè)以上操作員顯示。圖25 — 27示出用于熱交換器異常情況預(yù)防模塊150、800的、針對(duì)加工廠10的熱交換器64中的異常情況預(yù)防的操作員顯示950的示例。參見(jiàn)圖25,操作員顯示950可以示出熱交換器952、多個(gè)入口 954、管道956和用于說(shuō)明正被監(jiān)控的實(shí)際熱交換器952的其它結(jié)構(gòu)。顯示950可以自動(dòng)調(diào)節(jié)為示出操作員顯示950所表示的物理系統(tǒng)的管道956的準(zhǔn)確數(shù)目。熱交換器952的一部分可以包括按鈕或其它可選擇的用戶(hù)界面結(jié)構(gòu),當(dāng)這些結(jié)構(gòu)被用戶(hù)選擇時(shí),可以在顯示950上顯示關(guān)于熱交換器中與該按鈕相關(guān)聯(lián)的部分的信息958。參見(jiàn)圖26,一旦探測(cè)到異常狀況,操作員顯示950可以產(chǎn)生該狀況或該狀況的位置的視覺(jué)指示960。在一個(gè)實(shí)施例中,該指示可以包括該過(guò)程中受影響的單元或其它被監(jiān)控裝置的區(qū)域的圖形顯示,如操作員顯示800中所表示的。例如,如果熱交換器異常情況預(yù)防模塊150、800探測(cè)到管道956之一中出現(xiàn)的異常情況,則受影響的管道可以通過(guò)改變?cè)陲@示950中的顏色或任意其它視覺(jué)特征來(lái)進(jìn)行視覺(jué)改變,以將故障指示傳達(dá)給操作員。同樣,異常情況的探測(cè)可以觸發(fā)任意其它可視的或聽(tīng)得見(jiàn)的警報(bào),并將該警報(bào)傳達(dá)給操作員。參見(jiàn)圖27,視覺(jué)指示960的選擇可以啟動(dòng)(Ianuch)面板962,該面板可以顯示與該狀況所關(guān)聯(lián)的熱交換器952有關(guān)的信息964或與熱交換器952的操作有關(guān)的其它信息。面板962可以包括與加工廠10和熱交換器有關(guān)的模式、狀態(tài)、當(dāng)前或預(yù)測(cè)差動(dòng)壓力(Λ P)、當(dāng)前或預(yù)測(cè)熱阻(Rtot)、過(guò)程變量所關(guān)聯(lián)的任意值、當(dāng)前回歸模型、回歸擬合的質(zhì)量或任意其它信息。面板962還可以包括修改熱交換器952的任意可配置參數(shù)的用戶(hù)可調(diào)節(jié)的控制。例如,通過(guò)面板中的控制,操作員可以配置學(xué)習(xí)模式時(shí)段、統(tǒng)計(jì)計(jì)算周期、回歸階數(shù)或閾值極限中的任意一個(gè)。另外,操作員可以采取措施以減輕探測(cè)到的異常情況。例如,操作員可以減小送入的產(chǎn)品的流速、檢查熱交換器的管道入口或任意其它部分的產(chǎn)品淤塞、或打開(kāi)熱交換器旁路以清洗熱交換器。當(dāng)然,操作員可以對(duì)熱交換器952進(jìn)行很多其它調(diào)節(jié),以預(yù)防或減輕異常情況。其它信息也可以顯示在面板962上,并且其它變量也可以通過(guò)面板962來(lái)配置。基于前述內(nèi)容,公開(kāi)了了在熱交換器64中的異常情況預(yù)防的具體前提下方便監(jiān)控和診斷過(guò)程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。監(jiān)控和診斷熱交換器中的故障可以包括統(tǒng)計(jì)分析技術(shù),例如回歸。具體來(lái)說(shuō),從正在操作的熱交換器中采集在線(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)。當(dāng)過(guò)程在線(xiàn)且操作正常時(shí),過(guò)程數(shù)據(jù)表示過(guò)程的正常操作。統(tǒng)計(jì)分析用于基于所采集的數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)過(guò)程的模型??商鎿Q地,或可結(jié)合地,可以施行過(guò)程的監(jiān)控,其使用用統(tǒng)計(jì)分析所開(kāi)發(fā)的過(guò)程模型來(lái)基于該模型的參數(shù)生成輸出。該輸出可以包括基于模型的結(jié)果的統(tǒng)計(jì)輸出和基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)的歸一化過(guò)程變量。每個(gè)輸出可以用于生成用于過(guò)程監(jiān)控和診斷的可視化顯示,并且可用于施行警報(bào)診斷,以探測(cè)過(guò)程中的異常情況。
      ·
      通過(guò)本公開(kāi)內(nèi)容的這一方面,可以定義熱交換器異常情況預(yù)防模塊150、800,并將其用于在線(xiàn)診斷,這對(duì)于熱交換器和加工廠10中的多種過(guò)程裝置故障或異常情況是有用的。模型可以使用回歸建模得到。在某些情況下,所公開(kāi)的熱交換器異常情況預(yù)防模塊150可以用于觀察熱交換器中的長(zhǎng)期淤塞。在其它情況下,熱交換器異常情況預(yù)防模塊800可以用于觀察熱交換器中的短期或瞬時(shí)變化。例如,所公開(kāi)的方法可用于在線(xiàn)、長(zhǎng)期的合作診斷或相對(duì)短期的診斷。可替換地或作為補(bǔ)充地,所公開(kāi)的方法可以提供回歸分析的可替換方法。所公開(kāi)的方法可以結(jié)合包括例如DeltaV 970和Ovation 多種控制系統(tǒng)平臺(tái)一起實(shí)施,并且與諸如柔斯芒特3420FF接口模塊、Foundation Fieldbus功能或換能器塊、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接口模塊或手持通信器之類(lèi)的各種過(guò)程裝置和設(shè)備一起實(shí)施??商鎿Q地,所公開(kāi)的方法和系統(tǒng)可以被實(shí)施為獨(dú)立的異常情況預(yù)防應(yīng)用程序?;蛘撸_(kāi)的方法和系統(tǒng)可以被配置為生成警告,以及其它方式支持熱交換器中淤塞程度的調(diào)節(jié)。公開(kāi)了以上所述的涉及熱交換器中的異常情況預(yù)防的示例,其中應(yīng)當(dāng)理解所公開(kāi)的系統(tǒng)、方法和技術(shù)的實(shí)踐并不限于這類(lèi)內(nèi)容。相反,所公開(kāi)的系統(tǒng)、方法和技術(shù)適于與包括能夠選擇用于監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等的具有不同組織結(jié)構(gòu)、元件布置或分散零件、單元、組件或項(xiàng)的其它集合的任意診斷系統(tǒng)、應(yīng)用程序、例程、技術(shù)或程序一起使用。指定在診斷中使用的過(guò)程參數(shù)的其它診斷系統(tǒng)、應(yīng)用程序等也可以被開(kāi)發(fā),或者受益于這里所描述的系統(tǒng)、方法和技術(shù)。然后,參數(shù)的這種單獨(dú)指定可以被用于對(duì)其所關(guān)聯(lián)的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行定位、監(jiān)控和存儲(chǔ)。此外,所公開(kāi)的系統(tǒng)、方法和技術(shù)不一定僅僅與過(guò)程控制系統(tǒng)的診斷方面一起使用,尤其是在這類(lèi)方面還沒(méi)有被開(kāi)發(fā)或還處于開(kāi)發(fā)的早期階段時(shí)。相反,所公開(kāi)的系統(tǒng)、方法和技術(shù)還適于與過(guò)程控制系統(tǒng)、加工廠或過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)等的任意元素或方面一起使用。這里所描述的方法、過(guò)程、程序和技術(shù)可以使用硬件、固件和軟件的任意組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此,這里所述的系統(tǒng)和技術(shù)可以在標(biāo)準(zhǔn)多用途處理器中實(shí)現(xiàn),或根據(jù)需要使用專(zhuān)用設(shè)計(jì)硬件或固件來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)以軟件實(shí)現(xiàn)時(shí),該軟件可以存儲(chǔ)在任意計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中,例如存儲(chǔ)在磁盤(pán)、光盤(pán)或其它存儲(chǔ)介質(zhì)上,存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)、處理器、I/o設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、接口設(shè)備等的RAM或ROM或閃存中。同樣地,該軟件可以通過(guò)任意已知的期望的發(fā)送方法,包括例如計(jì)算機(jī)可讀盤(pán)上或其它可傳輸計(jì)算存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)或通信介質(zhì),發(fā)送給用戶(hù)或過(guò)程控制系統(tǒng)。通信介質(zhì)通常將計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它數(shù)據(jù)具體體現(xiàn)為諸如載波或其它傳輸機(jī)制之類(lèi)的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)。術(shù)語(yǔ)“調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)”意指使其一個(gè)以上特征以將信息編碼在信號(hào)中的方式被設(shè)置或改變的信號(hào)。以示例而非限制的方式,通信介質(zhì)包括諸如有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或直接連接的網(wǎng)絡(luò)之類(lèi)的有線(xiàn)介質(zhì)和諸如聲、射頻、紅外和其它無(wú)線(xiàn)介質(zhì)之類(lèi)的無(wú)線(xiàn)介質(zhì)。因此,該軟件可以通過(guò)諸如電話(huà)線(xiàn)、因特網(wǎng)等的通信通道發(fā)送給用戶(hù)或過(guò)程控制系統(tǒng)(這被視為與通過(guò)可傳輸存儲(chǔ)介質(zhì)提供這類(lèi)軟件相同或可互換)。因此,盡管已參考具體的示例描述了本發(fā)明,這些示例僅僅是示例性的,而并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制,但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō),很顯然可以在不超出本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例進(jìn)行改變、增加或刪除?!?br> 權(quán)利要求
      1.ー種探測(cè)熱交換器中的異常狀況的方法,該方法包括 計(jì)算根據(jù)多個(gè)負(fù)荷變量生成的負(fù)荷變量數(shù)據(jù),每個(gè)負(fù)荷變量均包括多個(gè)熱交換器過(guò)程變量的采樣值,所述多個(gè)熱交換器過(guò)程變量是在熱交換器操作期間在多個(gè)采樣窗口內(nèi)采集的,所述多個(gè)負(fù)荷變量包括流體流速; 計(jì)算根據(jù)多個(gè)過(guò)程變量生成的監(jiān)控變量,每個(gè)過(guò)程變量均包括在熱交換器操作期間在多個(gè)采樣窗ロ內(nèi)采集的多個(gè)熱交換器過(guò)程變量的采樣值,所述監(jiān)控變量包括單個(gè)值,該單個(gè)值包括差動(dòng)壓カ和熱阻之一; 通過(guò)將點(diǎn)添加到數(shù)組中,生成將所述監(jiān)控變量建模為所述負(fù)荷變量數(shù)據(jù)的函數(shù)的函數(shù),所述點(diǎn)包括序偶,該序偶包括所述負(fù)荷變量數(shù)據(jù)和所述監(jiān)控變量;以及 監(jiān)控所述函數(shù)的輸出以探測(cè)異常情況,其中所述輸出包括所述監(jiān)控變量的預(yù)測(cè)值,所述異常情況包括明顯偏離計(jì)算出的監(jiān)控變量的監(jiān)控變量的預(yù)測(cè)值; 其中所述流體流速包括冷流體流速和熱流體流速之一,并且 當(dāng)所述流體流速包括所述冷流體流速,所述監(jiān)控變量包括所述差動(dòng)壓時(shí),所述差動(dòng)壓力包括冷流體入口壓カ和冷流體出口壓カ中的ー個(gè)以上; 當(dāng)所述流體流速包括所述冷流體流速,所述監(jiān)控變量包括所述熱阻吋,所述熱阻包括冷流體入口溫度和冷流體出ロ溫度; 當(dāng)所述流體流速包括所述熱流體流速,所述監(jiān)控變量包括差動(dòng)壓カ時(shí),所述差動(dòng)壓カ包括熱流體入口壓カ和熱流體出口壓カ中的ー個(gè)以上;或 當(dāng)所述流體流速包括所述熱流體流速,所述監(jiān)控變量包括所述熱阻吋,所述熱阻包括熱流體入口溫度和熱流體出ロ溫度中的ー個(gè)以上。
      2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,進(jìn)ー步包括 接收包括根據(jù)新負(fù)荷變量值生成的數(shù)據(jù)和根據(jù)對(duì)應(yīng)的新監(jiān)控變量值生成的數(shù)據(jù)的新點(diǎn);以及 當(dāng)根據(jù)新負(fù)荷變量值生成的數(shù)據(jù)小于或大于根據(jù)所述數(shù)組中的所有其它點(diǎn)的第一負(fù)荷變量值之一生成的數(shù)據(jù)時(shí),執(zhí)行包括將所述新點(diǎn)添加到所述數(shù)組中的學(xué)習(xí)功能。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,進(jìn)ー步包括 將所述數(shù)組限制為固定數(shù)目的點(diǎn),并且當(dāng)將所述新點(diǎn)添加到所述數(shù)組中會(huì)超出點(diǎn)的固定數(shù)目時(shí),從所述數(shù)組中移除一點(diǎn);以及 識(shí)別所述數(shù)組中當(dāng)從所述數(shù)組中移除時(shí)使在第一函數(shù)與第二函數(shù)之間的誤差量最小的另一點(diǎn),所述第一函數(shù)由包括該點(diǎn)的數(shù)組定義,所述第二函數(shù)由排除該點(diǎn)的數(shù)組定義。
      4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,進(jìn)ー步包括 接收包括新流體流速的值以及新單個(gè)值的新點(diǎn),所述新單個(gè)值包括新差動(dòng)壓カ和新熱阻之一; 當(dāng)根據(jù)新流體流速生成的數(shù)據(jù)大于根據(jù)所述數(shù)組中的點(diǎn)的最小流體流速生成的數(shù)據(jù)并且根據(jù)新流體流速生成的數(shù)據(jù)小于所述數(shù)組中的任意點(diǎn)的最大流體流速時(shí),執(zhí)行監(jiān)控功能,其中所述監(jiān)控功能進(jìn)ー步包括 基于根據(jù)所述新點(diǎn)的流體流速生成的數(shù)據(jù)的值以及將所述監(jiān)控變量建模為所述負(fù)荷變量數(shù)據(jù)的函數(shù)的函數(shù),根據(jù)所述新單個(gè)值計(jì)算所述監(jiān)控變量的新預(yù)測(cè)值; 將所述新預(yù)測(cè)值與所述新單個(gè)值進(jìn)行比較;以及當(dāng)所述監(jiān)控變量的預(yù)測(cè)值與所述新單個(gè)值的實(shí)際值之間的差超出預(yù)定閾值時(shí),探測(cè)到異常狀況。
      5.ー種探測(cè)熱交換器操作期間的異常情況的方法,所述熱交換器包括具有冷流體入口和冷流體出口的外殼部分和具有熱流體入口和熱流體出口的管道部分,所述外殼部分和所述管道部分包括與流量控制閥通信的流量控制器,其中該流量控制器被配置為修改所述流量控制閥的位置以控制冷流體流速或熱流體流速中的ー個(gè)以上,所述方法包括 在熱交換器操作的第一階段,并且在所述熱交換器處于第一操作區(qū)域時(shí),采集包括流速和單個(gè)過(guò)程值的第一數(shù)據(jù)集,其中所述流速包括冷流體流速和熱流體流速之一,所述單個(gè)過(guò)程值包括差動(dòng)壓カ或熱阻; 根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)集生成所述熱交換器在第一操作區(qū)域中的第一回歸模型; 生成熱交換器操作的模型,該模型包括所述回歸模型,其中所述熱交換器操作的模型是流速的函數(shù); 在熱交換器操作的第二階段,并且在所述熱交換器處于第二操作區(qū)域時(shí),采集包括流速和單個(gè)過(guò)程值的第二數(shù)據(jù)集; 根據(jù)所述第二數(shù)據(jù)集生成第二回歸模型; 更新所述熱交換器操作的模型,以同時(shí)包括針對(duì)流速的第一操作區(qū)域的第一回歸模型和針對(duì)流速的第二操作區(qū)域的第二回歸模型; 將所述流速的值和所述單個(gè)過(guò)程值都輸入至所述熱交換器操作的模型; 從所述熱交換器操作的模型輸出所述單個(gè)過(guò)程值的預(yù)測(cè)值; 將所述單個(gè)過(guò)程值的預(yù)測(cè)值與所述單個(gè)過(guò)程值的實(shí)際值進(jìn)行比較;以及 當(dāng)所述單個(gè)過(guò)程值的實(shí)際值明顯偏離所述單個(gè)過(guò)程值的預(yù)測(cè)值時(shí),探測(cè)到異常情況。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其中所述差動(dòng)壓カ是冷流體入口壓力、冷流體出ロ壓力、熱流體入口壓カ和熱流體出口壓カ中的ー個(gè)以上的函數(shù)。
      7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,進(jìn)ー步包括當(dāng)所述單個(gè)過(guò)程值的實(shí)際值明顯偏離所述單個(gè)過(guò)程值的預(yù)測(cè)值時(shí),修改所述流量控制閥的位置。
      8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,進(jìn)ー步包括基于差動(dòng)壓カ或熱阻中的ー個(gè)以上探測(cè)異常情況的位置。
      9.ー種監(jiān)控?zé)峤粨Q器中的異常情況的系統(tǒng),包括 數(shù)據(jù)采集工具,適于在所述熱交換器的操作期間從所述熱交換器采集在線(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù),其中所采集的在線(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)包括流體流速和單個(gè)過(guò)程值,所述單個(gè)過(guò)程值包括差動(dòng)壓カ和熱阻之一,并且所采集的在線(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)根據(jù)多個(gè)熱交換器過(guò)程變量生成; 分析工具,用于將所述單個(gè)過(guò)程值建模為所述流體流速的函數(shù),包括 回歸分析引擎,適于利用根據(jù)所采集的在線(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)生成的數(shù)據(jù)集基于所采集的流體流速生成單個(gè)過(guò)程值的預(yù)測(cè)值,所述數(shù)據(jù)集包括當(dāng)所述熱交換器在線(xiàn)時(shí)所述流體流速的測(cè)量值,或 負(fù)荷跟蹤分析引擎,適于通過(guò)將點(diǎn)添加到數(shù)組中,基于所采集的流體流速生成所述單個(gè)過(guò)程值的預(yù)測(cè)值,所述點(diǎn)包括所采集的在線(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)的序偶,所采集的在線(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)包括流體流速和單個(gè)過(guò)程值;以及 監(jiān)控工具,適于生成指示所述單個(gè)過(guò)程值的預(yù)測(cè)值是否偏離所述差動(dòng)壓カ和所述熱阻中的ー個(gè)以上的相應(yīng)采集值的熱交換器狀態(tài)。
      10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng),其中所述流速包括冷流體流速和熱流體流速之一,并且 當(dāng)所述流體流速包括所述冷流體流速,所述單個(gè)過(guò)程值包括所述差動(dòng)壓カ時(shí),所述差動(dòng)壓カ包括冷流體入口壓カ和冷流體出口壓カ中的ー個(gè)以上;或 當(dāng)所述流體流速包括所述冷流體流速,所述單個(gè)過(guò)程值包括所述熱阻吋,所述熱阻包括冷流體入口溫度和冷流體出ロ溫度;或 當(dāng)所述流體流速包括所述熱流體流速,所述單個(gè)過(guò)程值包括差動(dòng)壓カ時(shí),所述差動(dòng)壓力包括熱流體入口壓カ和熱流體出口壓カ中的ー個(gè)以上;或 當(dāng)所述流體流速包括所述熱流體流速,所述單個(gè)過(guò)程值包括所述熱阻吋,所述熱阻包括熱流體入ロ溫度和熱流體出口溫度中的ー個(gè)以上。
      全文摘要
      公開(kāi)了在熱交換器中的異常情況預(yù)防的前提下方便監(jiān)控和診斷過(guò)程控制系統(tǒng)及其任何元件的系統(tǒng)和方法。監(jiān)控和診斷熱交換器中的故障包括統(tǒng)計(jì)分析技術(shù),例如回歸和負(fù)荷跟蹤。具體來(lái)說(shuō),在線(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)從正在操作的熱交換器中被采集。統(tǒng)計(jì)分析被用于開(kāi)發(fā)該過(guò)程的回歸模型。輸出可以使用來(lái)自模型的多個(gè)參數(shù),并且可以包括基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)的歸一化過(guò)程變量和過(guò)程變量極限或模型組件。每個(gè)輸出可以用于生成用于過(guò)程監(jiān)控和診斷的可視化顯示,并施行警報(bào)診斷,以探測(cè)熱交換器中的異常情況。
      文檔編號(hào)G05B17/02GK102789226SQ20121026180
      公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日
      發(fā)明者約翰·菲利普·米勒 申請(qǐng)人:費(fèi)舍-柔斯芒特系統(tǒng)股份有限公司
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