定性趋势探究及在化工程序中之应用

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1、定性趋势探究及在化工程序中之应用第一章绪论1.1故障诊断的研究背景及意义现代化工行业具有生产装置规模大型化、生产工艺条件苛刻(高温、高压、深冷等)、过程复杂化等特点，因此存在大量的不安全因素。一些发达国家的统计资料表明，在工业企业发生的爆炸事故中，化工企业占了三分之一。美国石化工业由过程故障引起的经济损失估计每年高达100亿美元[2]。在我国化工行业，每年也都有大大小小的事故发生，给社会带来巨大经济损失的同时，也给人们留下了难以磨灭的灰色记忆。2010年6月29日，辽宁省辽阳石化公司炼油厂原油输转车间发生闪爆事故，3人死亡，7人受伤，均为11、1

2、11级烧伤。2011年3月27日19时40分，安徽安庆市迎江区鑫富化工有限公司制造车间3号低温氯化釜发生爆炸，共造成3人死亡，1人轻伤这些事故的发生给我们以沉痛的教训，时刻都在警示我们，必须采取更有效的措施来保证生产过程的安全性与稳定性，尽量减少此类事故的再次发生。由于化工生产事故的发生是化工生产过程中的各种故障引起的，如果能在化工生产过程中应用故障诊断技术为现场操作人员提供决策支持，确保生产安全、降低事故率、维持生产稳定，将有利于化工生产长期、安全、稳定地运行。因此，化工过程的故障诊断问题得到了越来越多的国内外专家、学者的高度重视，并得到了迅速

3、的发展，取得了大量的理论和应用成果。1.2故障诊断概述所谓故障诊断，就是指通过利用被诊断系统中的足够数量测量设备观测到的数据信息、系统结构知识等己有的各种知识，以及过程异常变化的征兆与过程系统故障之间的内在联系等信息，对系统的运行状态进行分析和判断，查明故障发生的时间、位置和故障模式[6]。故障诊断是多学科交叉的实用性技术，涉及控制理论、模式识别、信号分析、计算机科学、电子技术、统计学、人工智能、最优化理论等学科。整个故障诊断系统的任务包括故障的建模、故障的检测、故障的分离与诊断、故障的评价与决策[7]。目前的理论研究工作的重点主要是在过程监测与

4、故障诊断方面。过程监测与故障诊断技术通过过程信息辨别和异常报警为大型工业流程正常工作提供了技术支持。Raich等人提出了过程监测与故障诊断的四个步骤:故障检测、故障辨识、故障诊断和过程恢复[8]。故障检测判断是否发生故障;故障辨识从过程的众多变量中确定受故障影响最大的变量;故障诊断确定故障发生的原因;过程恢复对故障进行干预，去除故障对系统的影响。以上四个步骤并不是缺一不可，有时可以将前两步合并处理，而前三个步骤是故障诊断研究的重点关注领域，最后一步一般需要单独处理[9]。1.3故障诊断方法的分类故障诊断技术发展至今，已发展提出了大量的方法。德国的

5、FrankP.M.教授把所有的故障诊断方法划分成基于知识的方法、基于解析模型的方法、基于信号处理的方法三大类。美国Purdu大学的教授将故障诊断方法分为基于模型的定量方法、基于模型的定性方法和过程历史的方法，如图1-2所示。清华大学周东华教授将故障诊断方法整体分为定性分析的方法和定量分析的方法两大类，其中定量分析方法又分为基于解析模型的方法和数据驱动的方法。基于模型的故障诊断方法是以系统的数学模型为基础的，现代控制理论和现代优化方法为其提供指导。这种方法的优点是能够体现系统本质的动态性质，从而实现实时诊断，但是它也有其致命的缺点，即系统模型通常由

6、于难以获得、不确定或具有非线性等原因造成建模不够准确，而由于模型建立的准确度及模型误差会对诊断结果的准确性产生重大的影响，这样一来就大大限制了这类方法的使用范围和效果。相比基于模型的方法来说，基于过程历史的方法有很多优点，比如它不需要精确的数学模型，而且具有某些智能特性等，是目前应用最为广泛的一种故障诊断方法。它又可以分为定性和定量两大类方法，两种方法各有其优缺点:定性方法表达直观，但是它的通用性差;定量方法符合流程工业的特点，且通用性强，但是它未能充分利用过程模型的信息，导致它的检测和诊断性能相当有限。因此，把两类方法结合起来是目前的研究热点之

7、一。1.4基于过程历史的故障诊断方法研究现状基于过程历史的故障诊断方法不需要任何过程先验知识，仅需要大量的过程历史数据，通过特征提取把这些历史数据转变成故障诊断系统的先验知识。根据特征提取过程的不同，基于过程历史的故障诊断方法可分为定性方法和定量方法两种。定性方法主要有专家系统(Expertsystems)和定险趋势分析(QualitativeTrendAnalysis);定量方法总体上又可分为统计学方法和非统计学方法两大类。神经网络(NeuralNetan过程介绍...................47-535.2TennesseeEastm

8、an过程应用研究...................53-655.3本章小结...................65-66结论本文主