化工安全分析中的過程故障診斷

前言

化工生產一方面大量使用易燃、易爆、有毒或腐蝕性的化學品，另一方面往往采用高溫高壓或低溫真空的操作方式，所以如果對其危險性不能正確認識，不采取科學有效的防范措施，必將造成事故的發(fā)生，導致嚴重的生命財產損失和不可挽回的環(huán)境污染問題。而且，隨著現(xiàn)代化學工業(yè)的迅猛發(fā)展，化工生產規(guī)模日益擴大，生產裝置大型化、過程連續(xù)化、控制自動化的特點越發(fā)顯著，發(fā)生重大事故的危險性也趨于增加。所以，化工生產安全的重要性已不亞于化工生產本身，逐漸發(fā)展成為一門包括化學工程、安全科學、系統(tǒng)工程等多種高新技術、復雜理論和工程實踐相結合的學科，內容涉及化工安全設計、危險化學品安全管理、重大危險源及其辨識、安全監(jiān)測與控制、安全分析與評價、火災預防與環(huán)境保護等多個方面。在此過程中，必須依靠工程技術與科學管理手段，來提高化工過程的本質安全度，提高工程技術人員與管理者的安全素質。    化工工藝過程運行安全技術是整個化工安全生產體系的基礎部分，化工生產故障的識別與診斷是從源頭上預防和杜絕事故發(fā)生的重要技術手段。對設備進行早期的和準確的檢查與診斷，不僅可以減少停產，降低制造成本，而且對于安全生產，減少事故，特別是大型事故有重要意義。目前，從過程安全和故障診斷角度探討化工安全的著作較少。本書從定量動態(tài)故障模擬的角度出發(fā)，將化工過程系統(tǒng)分析的基本原理與方法同安全工程學的基本原理與方法相結合，結合化工過程安全實際介紹過程故障診斷的理論與方法。

內容概要

本書力求理論聯(lián)系實際，旨在使其能對從事化工、化學、安全等領域及相近專業(yè)的工程技術人員、管理人員、大專院校師生提供實用的參考資料。全書共分5章。第1章簡要介紹化工生產的特點，說明化工安全分析的重要性。第2章介紹與系統(tǒng)分析有關的安全系統(tǒng)工程內容，說明化工安全系統(tǒng)分析的理論依據。第3章介紹故障診斷的理論與方法，并著重舉例說明基于模型法的故障診斷過程。第4章介紹化工系統(tǒng)工程，從化工系統(tǒng)分析和優(yōu)化兩個方面介紹化工過程故障診斷的化工基礎理論。第5章介紹基于動態(tài)模擬思想的化工過程故障診斷方法，其中給出的實例多為編者近年來的科研成果。

書籍目錄

第1章  化工安全的特點  1.1  化工生產的特點    1.1.1  生產中所涉及物料的危險性大    1.1.2  生產過程具有高度的連續(xù)性    1.1.3  生產裝置大型化    1.1.4  工藝條件苛刻    1.1.5  生產過程自動化程度高  1.2  化工安全生產狀況    1.2.1  化工安全生產的重要性    1.2.2  化工企業(yè)安全生產中存在的問題    1.2.3  化工安全生產的對策措施  1.3  化工事故發(fā)生的特點    1.3.1  事故的因果性    1.3.2  事故的偶然性、必然性和規(guī)律性    1.3.3  事故的潛在性、再現(xiàn)性和預測性  1.4  化工過程安全分析的重要性第2章  安全系統(tǒng)工程  2.1  系統(tǒng)工程    2.1.1  系統(tǒng)的概念    2.1.2  系統(tǒng)的結構    2.1.3  系統(tǒng)的功能    2.1.4  系統(tǒng)工程  2.2  安全系統(tǒng)工程介紹    2.2.1  安全系統(tǒng)工程簡介    2.2.2  安全系統(tǒng)工程的主要內容    2.2.3  安全系統(tǒng)工程的特點    2.2.4  安全系統(tǒng)工程的分析方法  2.3  事故致因理論    2.3.1  軌跡交叉理論和海因里希連鎖反應論    2.3.2  擾動起源事故理論    2.3.3  能量意外轉移理論    2.3.4  系統(tǒng)安全觀點理論  2.4  系統(tǒng)安全分析    2.4.1  故障類型及影響分析    2.4.2  故障樹分析    2.4.3  事件樹分析  2.5  安全系統(tǒng)工程中的故障診斷第3章  故障診斷  3.1  疾病診斷簡介    3.1.1  診斷三步驟    3.1.2  中醫(yī)診斷三原則  3.2  故障診斷簡介    3.2.1  故障診斷的意義    3.2.2  故障診斷定義    3.2.3  故障分類    3.2.4  故障診斷過程    3.2.5  故障診斷的性能指標    3.2.6  故障診斷方法分類  3.3  基于解析模型的診斷方法    3.3.1  故障模型    3.3.2  參數(shù)估計法    3.3.3  基于觀測器的方法    3.3.4  等價空間法  3.4  基于信號處理的診斷方法    3.4.1  診斷方法    3.4.2  PCA故障診斷公式和應用過程第4章  化工系統(tǒng)工程  4.1  化工系統(tǒng)分析    4.1.1  系統(tǒng)分析的概念    4.1.2  系統(tǒng)分析的步驟    4.1.3  化工系統(tǒng)分析簡介  4.2  模型化    4.2.1  系統(tǒng)模型分類    4.2.2  單元模型化的步驟和方法    4.2.3  自由度分析    4.2.4  幾種常見的單元模型    4.2.5  系統(tǒng)結構模型化方法  4.3  動態(tài)模擬    4.3.1  為何要動態(tài)模擬    4.3.2  與穩(wěn)態(tài)模擬的區(qū)別    4.3.3  動態(tài)模擬的發(fā)展歷史    4.3.4  動態(tài)仿真培訓系統(tǒng)    4.3.5  動態(tài)仿真培訓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第5章  基于動態(tài)模擬的化工過程故障診斷  5.1  故障類型及其對應模型參數(shù)    5.1.1  管路故障    5.1.2  傳熱故障    5.1.3  傳質故障    5.1.4  反應故障  5.2  基于動態(tài)模擬的診斷過程    5.2.1  動態(tài)模擬    5.2.2  故障診斷過程    5.2.3  故障參數(shù)校正    5.2.4  二級混合診斷結構  5.3  故障診斷測試對象    5.3.1  自行編制仿真器    5.3.2  利用商業(yè)模擬軟件    5.3.3  TE工業(yè)仿真器  5.4  實例研究    5.4.1  水儲罐系統(tǒng)    5.4.2  庚烷芳構化反應器系統(tǒng)    5.4.3  管路泄漏  5.5  故障危險的安全防護    5.5.1  管路泄漏    5.5.2  換熱器結垢    5.5.3  精餾塔效率降低    5.5.4  反應器超壓參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 化工安全的特點以化學工業(yè)為代表的現(xiàn)代過程工業(yè)，具有設備規(guī)模大、復雜設備規(guī)模大、復雜程度高、變量多以及閉環(huán)控制運行的特點。對其流程和設備進行早期和準確的故障檢測與診斷，可以減少停產時間，提高設備進行的安全性，降低生產成本。故障診斷是根據設備運行狀況信息查找故障源，并確定相應決策的一門綜合性的新興科學。這門科學從20世紀60年代一出現(xiàn)就受到了人們的青睞，經過40多年的發(fā)展，已取得了長足的進步和發(fā)展。從以信號分析為基礎的一般診斷方法發(fā)展到以知識處理為基礎的智能診斷系統(tǒng)，故障診斷在能源、石化、交通、冶金、電子、軍事等許多重要領域都得到比較廣泛的作用。本書將就化工過程中的故障診斷方法進行介紹，并著重介紹基于系統(tǒng)分析和機理模型的診斷方法。本章首先化工安全的特點，以及在化工生產中進行故障診斷的必要性。1.1 化工生產的特點從生產方式以及生產物質所經受的主要變化來分類，工業(yè)可以分為過程工業(yè)與產品工業(yè)兩大類。過程工業(yè)是以自然資源作為主要原料，連續(xù)地生產作為產品工業(yè)原料的工業(yè)。其原料中的物質在生產過程中經過許多化學變化和物理變化，產量的增加主要靠擴大工業(yè)生產規(guī)模來達到，一般來說污染比較嚴重。化學工業(yè)是過程工業(yè)的主要內容，是國民經濟的支柱產業(yè)之一，人們的“衣、食、住、行”，樣樣都離不開化工產品?；ぎa品不僅與人們的生活密切相關，還滲透到國民經濟的各個領域，廣泛使用在飛機、船舶、汽車、制造工業(yè)、建筑工業(yè)和農業(yè)上，而且為發(fā)展國防工業(yè)和尖端科學技術提供必不可缺的原料。因此，化學工業(yè)對于提高人們的生活水平，促進其他工業(yè)的迅速發(fā)展，都起著積極的作用。

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