故障诊断试验系统设计----总体设计开题报告

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1、开题报告故障诊断试验系统设计----总体设计一．选题的背景、意义流程工业主要包括电力、石油炼制、化工、造纸、冶金等行业。它们主要的特点是设备环节多且各设备环节相互关联，一旦设备发生故障，系统将通过物质流、能量流、信息流把故障传递给另一设备，引起整个生产过程的瘫痪。若故障不能被及时诊断和排除将造成重大事故，因此故障诊断对于流程工业尤为重要。近几十年来，故障诊断技术一直是十分活跃的研究领域。随着人工智能、电子技术、计算机网络等新兴交叉学科的发展，故障诊断技术已经取得了重大的进展，各种故障诊断方法层出不穷，如信号分析法、定性趋势分析法、专家

2、系统以及神经网络等方法[1]。然而，在目前的诊断方法研究中，主要是针对单一设备的诊断，也称为设备级故障诊断。随着科学技术的不断进步和现代流程工业的迅速发展，系统生产过程变得越来越复杂，不同设备间往往存在关联与耦合，这使单一设备的故障诊断已经不能满足整个系统过程的故障分析。为了对流程工业系统的生产过程进行故障诊断分析，系统级故障诊断技术的研究已经成为十分重要的课题。系统级故障诊断通过故障警报分析与诊断，可确定系统中产生根源故障的设备元件，是保证整个系统安全与稳定运行的重要手段。复杂的流程工业，如电力、石油炼制、化工等行业，它们的生产环境

3、通常处于高温高压或低温真空等极端条件下，一旦操作员操作不当，疏于检测或因不可抗拒的自然界因素，将导致生产中断、发生爆炸等危险。多年来，汽轮机阀体破坏、锅炉内设备爆炸、反应器升压爆炸等事故常有发生，不仅给生产带来巨大损失，而且严重威胁着人身安全[2]。据国内石化行业统计，1976至1985年期间，我国化肥五大机组由于系统事故停车造成的直接经济损失就高达四亿七千五百万元[3]。1979年，美国三里岛核电站由于操作人员失误以及设备的连锁失效导致放射性物质经贮存罐释放到大气中，经济损失达到十亿美元[4]。1986年4月，前苏联切尔诺贝利核电站

4、因操作人员违章操作而使4号反应堆内石墨燃烧导致原子堆芯融化而发生反应堆爆炸，致使20多人死亡，经济损失高达几十亿美元[5]。2000年6月，科威特明那·阿哈麦迪炼油厂爆炸事件，造成将近一亿美元的损失。2005年，山东德州电厂两台70万千瓦发电系统及黄岛电厂一台22万千瓦发电系统连续因事故停机，造成山东省网供电容量减少近150万千瓦，损失巨大。据工业统计表明，虽然大型系统复杂的生产过程事故引起的大灾难可能是偶然的，但是小事故却是经常的，它每年也将导致几十亿美元的损失[6,7]。为了避免重大事故的发生，各国都十分重视在线监测与故障诊断系统

5、的研究。它不仅可以保障系统和人身安全，还具有显著的经济效益和社会效益。据有关文献记载，由于缺少故障诊断系统，美国石化工业每年估计将导致大约二百亿美元的损失[8]。相似的事故每年导致英国二百七十亿美元的经济损失[9]。综上可见，对于复杂的流程工业系统来说，一旦发生故障，损失是巨大的。因此，对流程工业生产过程的故障诊断问题已经引起越来越多的关注，建立完善的流程工业故障诊断系统，从大量关联的设备故障中迅速地找出故障的根源，减少系统设备失效导致其它设备连锁失效的发生，避免事故扩大化，保证生产过程安全可靠运行，消除事故，是十分迫切的问题。二.相

6、关研究的最新成果及动态早期的故障诊断主要是依靠人工，利用触、摸、听、看等手段对设备进行诊断。通过经验的积累，人们可以对一些设备故障做出判断，但这种手段由于其局限性和不完备性，现在已不能适应生产对设备可靠性的要求。而信息技术和计算机技术的迅速发展以及各种先进数学算法的出现，为汽轮机故障诊断技术的发展提供了有利的条件。人工智能、计算机网络技术和传感技术等已经成为汽轮机故障诊断系统不可缺少的部分。2.1国外发展情况国外状态监测、故障诊断近20年发展迅速。根据最新资料报道:西方国家正投入大量人力、物力进行这项技术的工业化研究以及相关基础性应用

7、技术研究。如欧洲共同体的英、法、芬兰、希腊从1996年5月起，开始了一项利用人工智能和仿真技术提高状态监测和诊断系统的功能与精度的“VISIG"大型联合项目的研究。法国从70年代末开始实施一项名为“利用永久性状态监测实现状态检修(SAD)"的研究计划，现已成功地用在了法国4个核电厂的汽轮发电机组、反应堆循环泵、压力容器上，计划配给法国全部核电厂。PSAD系统是主工作站、分析工作站和远程站组成，可以实现主要部件的在线故障检测、利用专家系统对故障的评估、向全国性分析中心发送监测数据等功能。美国是最早从事汽轮机故障诊断研究的国家之一，在汽轮

8、机故障诊断研究的许多方面都处于世界领先水平。美国国防部自70年代开始进行以可靠性为中心的状态检修技术的研究，少补应用在军用飞机、船舶和车辆上。在80年代，民用工业开始采用，在能源、电力、机器制造和电子工业等行业取得了举世