فرآیند تنسی ایستمن (کارآیی روش PCA در تشخیص پارامترهای معیوب فرآیند تنسی ایستمن)

فرآیند تنسی ایستمن

فرآیند تنسی ایستمن

کارآیی روش PCA در تشخیص پارامترهای معیوب فرآیند تنسی ایستمن .

4-1-    مقدمه

4-2- معرفی شرکت تنسی ایستمن.

4-3-    شناخت فرآیند صنعتی تنسی ایستمن

4-3-1-    متغیرهای فرآیند

4-3-2-    عیوب فرآیند

4-4-    پیاده سازی سیستم عیب یابی فرآیند TEP بر مبنای PCA..

4-4-1-    بررسی موردی عیب 1.

4-4-2-    نرخ عدم تشخیص…

4-4-3-    میزان اهمیت متغیرهای فرآیند در تشخیص عیب 1.

4-4-4-    نتایج شبیه­ سازی

منابع فرآیند تنسی ایستمن

فرآیند تنسی ایستمن

مقدمه فرآیند تنسی ایستمن

ارائه­ی هر روشی براي كنترل فرآيند نياز به بررسی و راستی آزمايی آن دارد. به همين جهت تعريف مدلی مناسب كه معرف رفتارهای يک فرآيند صنعتی باشد، ضروری به­نظر می­­رسد. خصوصا معرفی يک فرآيند گسترده برای طراحی و آزمودن كنترل چنين فرآيندهايی طبعا از نيازهای جامعه آكادميک است. يكی از فرآيندهای حقيقی كه به­عنوان نمونه­ای از فرآيندهای گسترده نزد محققان محبوبيت نسبتا زيادی يافته فرآيند گسترده تنسی ايستمن است.

اين فرآيند با پيچيدگی­هايی مشابه آنچه كه در واحدهای صنعتی حقيقی اتفاق می­افتد، به همراه نويز اندازه­گيری و اغتشاشاتی كه يک سيستم حقيقی را تحت تاثير قرار می­دهد، نمونه مناسبی برای آزمودن استراتژی­های مختلف كنترلی برای سيستم­های گسترده است.

معرفی شرکت تنسی ایستمن

در سال 1880 جورج ایستمن (1932-1854) سازنده­ی فیلم دوربین عکاسی در روچستر، شرکت کداک را در نیویورک تاسیس کرد. شرکت کداک یک شرکت چند ملیتی است که تحت سلطه­ی بازار فیلم قرار گرفت و راهبری برای انبوه دوربین­های ارزان قیمت و ساده شد. تولید فیلم، کلیدی برای سود بزرگ کداک باقی ماند. هنگامی که جنگ جهانی اول آلمان را از عرضه ی کاغذ عکاسی، شیشه­های نوری، ژلاتین و مجموعه­ای از مواد شیمیایی متانول، اسید استیک و استون مختل کرد، کداک با مشکل شدید مواجه شد. زمانی که جورج ایستمن جنگل­های آپالاچی جنوبی را به عنوان مواد خام برای تولید متانول و استون کشف کرد و در نیروی صنعتی کینگ اسپرت[1] استخدام شد، در جولای 1920 ایست تنسی را ملاقات کرد.

او سی و پنج هکتار زمین و ساختمان­های کارخانه شرکت چوب آمریکا را از دولت ایالات متحده به منظور پایه شرکت تنسی ایستمن خریداری کرد. تنسی ایستمن در ابتدا از طریق تقطیر خشک چوب متانول، متیل استون و انواع محصولات را تولید کرد. اما ایستمن در ادامه متوجه شد که سایت کینگ اسپرت برای تولید مواد شیمیایی عکاسی ایده­آل خواهد بود و او را قادر به حفظ یک منبع مستقل از مواد شیمیایی برای فرآیندهای عکاسی خود می­سازد.

اتحادیه­ی فدرال برای پیشرفت کداک با دیگر شرکت­ها مخالفت کرد و همچنین در توسعه­ی تنسی ایستمن کمک کرد. در سال 1921 بعد از شش سال شکایات قانونی، ایستمن تلاش خود را برای ایجاد انحصار در زمینه­ی دوربین به پایان رساند و به­جای آن روی سرمایه گذاری توسعه گیاهان که در کینگ اسپرت مواد اولیه تولید فیلم است، متمرکز شد.

شرکت تنسی ایستمن (TEC)[2] در ژانویه­ی 1920 رسما به ثبت رسید و با 5/3 میلیون دلار در پایتخت آغاز شد. در سال­های اولیه از چوب برای ساختن متانول یک ماده­ی شیمیایی مورد نیاز برای فیلم عکاسی استفاده کردند. محصول­ها شامل زغال چوب، اسید استیک، قیر از چوب سخت، چوب برای حفظ ذخایر نفت، بود. در اواسط 1920 شرکت دو پیشرفت مهم داشت.

کارآیی روش PCA در تشخیص پارامترهای معیوب فرآیند تنسی ایستمن

جهت مشاهده نمونه های دیگر از ادبیات پایان نامه برق کلیک کنید.

تقاضا برای امنیت فیلم­های خانگی و نیاز به اشعه­ی x همزمان با تحقیقات موفق شیمی­دان­های ایستمن و نتیجه در تولید انیدرید استیک شد. در سال 1929 تولید استات سلولز از کداک پارک به TEC منتقل شد. در همان سال  TEC تولید انیدرید استیک را آغاز کرد. در سال 1930 تلاش­ها برای توسعه­ی الیاف استات سلولز آغاز و در سال 1931 الیاف استات در مقیاس بزرگ تولید شد.

در سال 1941 کمیته­ی تحقیق دفاع ملی[3]  با جیمز وایت، مدیر کل TEC تماس گرفت و درخواست شروع یک طرح برای ساخت قدرت انفجاری RDX داد. هرب استون (1976-1897)، رهبری تلاش برای توسعه­ی RDX را به­عهده گرفت و به­عنوان مدیر آثار مهمات هلستن[4] خدمت کرد. چندی بعد TEC، RDX و ترکیب B را در مقادیر زیاد برای پیروزی جنگ در تئاتر اروپا تولید کرد.

در اوایل ژوئن 1942، TEC مجوز رسمی برای طراحی و راه­اندازی مهمات هلستن را از مهمات ارتش ایالات متحده و کمیته­ی تحقیق دفاع ملی گرفت. پس از آن هلستن بزرگترین تولید کننده­ی مواد منفجره در جهان شد. در سال 1943، TEC و هلستن جایزه­ی معتبر نیروی دریایی E را برای دستاوردهای برجسته در تولید مواد جنگی دریافت کردند. در سال 1950 الیاف استات محصول عمده­ی TEC شد. با فروش سالانه 130 میلیون دلار در اوایل سال 1950 ایستمن تولید را گسترش داد و شرکت ایستمن تگزاز را شکل داد.

در طول دو دهه­ی TEC شروع به تولید تعداد زیادی محصول از جمله الیاف پلی استر برای پوشاک و مبلمان خانه و پلاستیک برای خودروها کرد که اکنون برای همه آشنا می­باشد. در سال 1960 دو فیلتره پر سودترین تولید TEC بود که فروش شرکت را در سال جاری به 250 میلیون دلار رساند.

. یکی از بزرگترین ماجراهای موفقیت محصول، معرفی پلی استر پلاستیک برای استفاده در ساخت بطری­های نوشیدنی بود. پلاستیک در اواخر سال 1970 توسعه یافت و یک موفقیت در سراسر جهان بود. پس از تحریم نفتی از سال 1970،ایستمن مزیت استقلال تدارکات نفتی را به رسمیت شناخت و یک مرکز برای تبدیل زغال سنگ به گاز را ایجاد کرد. در ژانویه­ی 1994 کداک ایستمن و شرکت مواد شیمیایی ایستمن جدا شدند. شرکت شیمیایی ایتسمن مستقل شد، شرکت عمومی به شرکت دادوستد در بررسی اوراق بهادار نیویورک تبدیل شد که دفتر مرکزی آن در کینگ اسپرت باقی مانده است.

 شناخت فرآیند صنعتی تنسی ایستمن

شبیه­سازی فرآیند TE توسط شرکت شیمیایی ایستمن و براساس مدل­سازی و شبیه­سازی یکی از واحدهای این شرکت انجام شد. هدف اصلی برنامه شبیه­سازی ایجاد یک واحد فرآیند مجازی با رفتاری شبیه رفتار یک واحد واقعی بوده تا محققین بتوانند از آن در ارزیابی روش­های کنترل و مانیتورینگ استفاده نمایند. شرکت ایستمن برای جلوگیری از انتشار دانش فنی مربوط به فرآیند مذکور، داده­های سینیتیکی واکنش­ها و داده­های ترمودینامیکی اجزای شرکت­کننده در واکنش­ها و شرایط عملیاتی را تغییر داد. هدف از اين فرآیند توليد دو محصول اصلي و يك فرآورده جانبي از چهار ماده اوليه است كه طي دو واكنش گرمازا و برگشت­ناپذير و در حضور يك ماده بی­اثر انجام مي­شود. در مجموع هشت ماده حاضر در اين واكنش با علائم A، B، C، D، E، F، G و H نمادگذاری می­­شوند. مواد واكنش­دهنده A، C، D و E هستند كه در حضور ماده بی­اثر B  با هم واكنش داده و محصولات  G و H را توليد می­كنند. فرآورده جانبی F نيز طی واكنش­های ناخواسته توليد می­­شود. مجموعه واكنش­هايی كه در راكتور رخ می­دهند عبارتند از:

A(g )+C(g )+D(g)  →G( liq)        Product 1

A(g)+C(g )+E(g )  →H( liq )        Product2

          A(g )+E(g )  →F( liq )        Byproduct

                     D(g)  → F (liq )        Byproduct

فرآيند متشكل از پنج واحد است كه عبارتند از راكتور، چگالنده، برج جداسازی مايع-گاز، كمپرسور كه به منظور تامين انرژی براي جريان بازگشتی بكار رود و در نهايت واحد شستشوی محصول نهايی. طی اين فرآيند مواد واكنش­دهنده  به­صورت گاز وارد شده و طی واكنشی يک طرفه به محصول بدل می­گردند. واكنش­های فاز گازی توسط كاتاليزور پايداری كه در فاز مايع محلول است تسريع می­شود. از آنجا كه فرآيند گرمازاست، دمای راكتور توسط كويل خنک­­كننده كنترل می­شود. فرآورده­ها به همراه مواد اوليه­ای كه واكنش نداده­اند به­صورت گاز از راكتور خارج شده و به سمت چگالنده هدايت می­شوند و به اين ترتيب كاتاليزور در فاز مايع باقی مانده و همراه ديگر مواد از راكتور خارج نمی­شود.

[1] Kingsport

[2] Tennessee Eastman Company

[3] NDRC

[4] Holston

کارآیی روش PCA

فرآیند تنسی ایستمن

 تشخیص پارامترهای معیوب فرآیند تنسی ایستمن

  نمونه ای از فهرست مراجع

• [20] K. A. Loparo, M. L. Adams, and M. Buchner, “Model-based and data driven fault diagnosis methods with
•       applications to process monitoring,” CASE WESTERN RESERVE UNIVERSITY, 2004.
• [21 Isermann, R., Model-based fault detection and diagnosis , status and applications. IFAC 2004.
• [22] Sun, X.W.Z., Fault diagnosis approach based on fuzzy neural networks and its application. IEEE International Conference on Control and Automation, p. 217 – 218, 2002.
• [23] D. Dong and T. J. MacAvoy, “Nonlinear principal component analysis based on principal curves and         neural networks,” J. Process Control, vol. 6, no. 6, pp. 329-348, 1996.
• [24] Bao Ho T., Introduction to Knowledge Discovery and Data Mining, Tutorial  available here:        http://www.netnam.vn/unescocourse/knowlegde/know_frm.htm
• [25] Theodoridis S. and Koutroumbas K., Pattern Recognition, Academic Press, 1999.
• [26] Bishop M., Neural Networks for Pattern Recognition, MIT Press, 1996.
• [27] Eldar Y.C. and Oppenheim A.V., MMSE Whitening and Subspace Whitening, IEEE Trans. Inform. Theory
•         49, pp. 1846-1851, Jul., 2003.
• [28] L. H. Chiang, E. L. Russell and R. D. Braatz, “Fault detection and diagnosis in industrial systems,” 2001.
• [29] J. J. DOWNS and E. F. VOGEL, “A plant wide industrial process control  problem”,  Computers chem.         Engng.,Pergamon Press,Britain, Vol.17, No. 3, pp.245-255,1993.
• [30] John Wiley & Sons .Douglas Hubbard «How to Measure Anything: Finding the Value of Intangibles in Business» pg46, 2007.
• [31] Mercedes Fernandez Redondo, Carlos Hernandez Espinosa,”A comparisonamong feature selection methods based on trained networks”Compus RiuSec. Edificio TI. Castellon. Spain. 0-7803-5673-X/99/$10.00 IEEE 1999.
• [32] J. Utans, J. Moody and S. Rehfuss,”Input variable selection for neural networks: Application to predicting the U.S. business cycle”,Proceedings of IEEE/IAFE 1995 Computational Intelligence for Financial Engineering.,pp. 118-122, 1995.

https://digitalcommons.usf.edu/ege_etd/