探析fpso典型生产流程故障诊断系统的研究

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1、天津理工大学硕士学位论文FPSO典型生产流程故障诊断系统的研究姓名：安康申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：高强20071201摘要本文研究了国内外故障诊断技术的发展与现状，论述了浮式油轮生产储油卸油系统(FPSO)故障诊断技术的特点。以多元统计过程控制理论为基础，结合主元分析法与动态主元分析法的建模原理及故障诊断方法，建立FPSO典型生产流程故障诊断系统。应用基于主元分析的故障诊断方法对FPSO进行故障检测与诊断研究。选取FPSO油气水分离系统的18个主要过程监控变量为研究对象，通过对系统历史数据进行预处理分析，建立

2、主元模型；利用主元模型对仿真实时数据进行故障检测，应用SPE统计法和Hotelling统计法判断系统是否发生故障；使用贡献图法实现故障分离。研究结果表明：基于主元分析的故障诊断方法可以准确地对FPSO生产过程的早期故障进行检测和诊断；SPE统计量比Hotelling统计量的检测灵敏度大；对于系统的细小扰动，动态主元分析法的故障诊断能力优于主元分析法。以动态主元分析法为故障诊断算法，以MicrosoftVisualBasic6．0和MATLAB7．0为开发平台，以FPSO控制系统层、OPC服务器层和故障诊断系统层为系统框架，建立FPSO

3、典型生产流程故障诊断系统。以OPCHDA技术为主，OPCDA技术为辅，OPCHDA技术与OPCDA技术相结合的方式建立历史数据模块，实现对于油气水分离系统的历史数据传输、分析和再现等功能；采用动态主元分析的故障诊断算法建立故障诊断模块，完成对于油气水分离系统的故障检测、故障识别和故障分离等工作；通过对FPSOESD紧急切断系统的功能仿真建立故障决策模块，完成对于系统的故障报警、控制决策等操作。关键词。故障诊断主元分析法动态主元分析法FPS0AbstractThispaperdiscussesthecharacteristicsofth

4、eHoatingProductionStorageandOff-loadingSystem(FPSO)faultdiagnosistechnologyandthedevelopmentinrecentacademicresearch，whichisbasedonalargecollectionoftheabroadanddomesticscientificandtechnical．BasedonmultivariatestatisticaIprocesscontroltheory,makeuseofmodelingtheoryandf

5、aultdiagnosismethodsofPrincipalComponentAnalysis(PCA)andDynamicPrincipalComponentAnalysis(DPCA)tobuildupfaultdiagnosissystemofFPSOtypicalproductionprocess．MakeuseofthefaultdiagnosemethodbasedonprincipalcomponentsanalysistoresearchedthefaultmonitoranddiagnoseofFPSO．Selec

6、tingFPSOoilprocess18monitorvariablesasresearchobject，topretreatedhistorydataofnormaloperationcondition，andtobuilduptheprincipalcomponentsmodel．Applyingtheprincipalcomponentsmodeltoresearchedsystemfaultmonitoranddiagnose，judgingtheSPEstatisticandHotellingstatistictodetec

7、tedthefault．Makeuseoftheprincipalcomponentscontributiondiagramtodiagnosethefaultsourc：c．Theresultshow：thefaultdiagnosemethodbasedonprincipalcomponentsanalysiscanrealizedFPSOearlierperiodfaultmonitoranddiagnoseaccurately,thedetectionsensitivityofSPEstatisticsdetectionsen

8、sitivityisbetterthanHotellingstatistics，andthecapabilityofPCAfaultdiagnosisisbetterthantheDPCAforthesmalldistu