@论文TE过程及故障诊断方法研究

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1、摘要化工生产过程是复杂的动态系统,该生产过程一般是在高温高压、低温真空、有毒或腐蚀性等极端条件下进行的,生产系统和设备一旦发生故障，将会造成经济损失，甚至造成人员伤亡和环境污染。利用故障诊断技术提高系统的可靠性和安全性，已经引起了企业和学术界的高度重视，并在该研究领域取得了丰富的研究成果。本文主要对田纳西－伊斯曼过程(Tennessee-EastmanProcess,TEP)进行了模拟与仿真研究。首先在查阅文献基础上对故障诊断方法进行了概述。并对TE过程中的五大操作单元进行了研究。其中包括反应器、冷凝器、汽/液分离器、压缩机及汽提塔五大操作单元。在此基础上，对主元分析的故障诊

2、断法的原理和算法进行了研究，并以TE过程为背景,调用其化工过程数据，编写MATLAB程序实现T2图、Q图以及贡献图，采用主元分析法对TE过程进行了仿真实验研究，证明主元分析方法的有效性。关键词：TE过程;故障诊断;模拟;T2统计;Q统计IVAbstractThechemicalproductionprocessisacomplexdynamicsystem.Theprocessisgenerallycarriedoutundertheextremeenvironmentwhichmayhavehightemperature,highpressure,low-temperatu

3、revacuum,poisonorcorrosivenessetc..Whentheindustrialproductiondevicesresultinfault,itwillbringeconomicallossorevencausehumaninjuriesandenvironmentalproblems.Improvingthedependabilityandsecuritydependingonfaultdiagnosistechnologyispaidattentionbycompaniesandresearchers,lotsofachievementshave

4、beenobtainedinfaultdiagnosisfield.ThisthesismainlyimitateandstudiedtheTennessee-Eastmanprocess(Tennessee-EastmanProcess,TEP).ThendescribedthatfivebigoperationelementsinTEprocess.Inwhichincludingreactor,condenser,steam,fluidseparator,compressorandstripperfivebigoperationunit.Methodhascarried

5、outclassificationonTEprocessandthemalfunctiondiagnose.Inthisfoundation，studiedtheprincipalcomponentanalysismethod.TakingtheTEprocessasanapplicationbackground,weprogrammedtheMATLABalgorithmofPCA,drawedtheT2statistic、Qstatisticandcontributionmap,provedthevalidityofthemethod.Keywords:TEpross;F

6、aultdiagnosis;imitate;T2statistic;Qstatistic目录IV1绪论11.1课题的意义和研究现状11.2计算机模拟方法及故障诊断方法31.2.1计算机模拟方法31.2.2故障诊断方法41.3本文的主要研究工作52TE过程62.1TE过程简介62.2反应器62.2.1工业反应器的类型72.2.2釜式反应器的结构92.2.3反应釜的操作方式102.2.4连续釜式反应器数学模型及最佳操作112.3冷凝器122.3.1冷凝器的分类132.3.2水冷式冷凝器主要数学模型152.4分离器152.4.1气/液分离器162.4.2气/液旋流分离器162.5压

7、缩机182.5.1压缩机的种类182.5.2离心式压缩机182.6汽提塔212.6.1汽提塔的主要部件212.6.2管式汽提塔223TE过程的模拟与仿真实验研究243.1TE过程模拟243.2TE过程仿真研究293.2.1TE过程模拟图293.2.2仿真实验303.3本章小结334TE过程的故障诊断方法研究344.1主元分析的故障诊断法原理344.2主元分析的故障诊断算法364.2.1正常过程主元模型的获得364.2.2Q统计量364.2.3T2统计量374.2.4贡献图37IV4.3仿真结果分析384