化工安全分析中的過程故障診斷

前言

化工生產(chǎn)一方面大量使用易燃、易爆、有毒或腐蝕性的化學(xué)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(xiǎn)性不能正確認(rèn)識，不采取科學(xué)有效的防范措施，必將造成事故的發(fā)生，導(dǎo)致嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失和不可挽回的環(huán)境污染問題。而且，隨著現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的迅猛發(fā)展，化工生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，生產(chǎn)裝置大型化、過程連續(xù)化、控制自動化的特點(diǎn)越發(fā)顯著，發(fā)生重大事故的危險(xiǎn)性也趨于增加。所以，化工生產(chǎn)安全的重要性已不亞于化工生產(chǎn)本身，逐漸發(fā)展成為一門包括化學(xué)工程、安全科學(xué)、系統(tǒng)工程等多種高新技術(shù)、復(fù)雜理論和工程實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)科，內(nèi)容涉及化工安全設(shè)計(jì)、危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理、重大危險(xiǎn)源及其辨識、安全監(jiān)測與控制、安全分析與評價(jià)、火災(zāi)預(yù)防與環(huán)境保護(hù)等多個方面。在此過程中，必須依靠工程技術(shù)與科學(xué)管理手段，來提高化工過程的本質(zhì)安全度，提高工程技術(shù)人員與管理者的安全素質(zhì)。    化工工藝過程運(yùn)行安全技術(shù)是整個化工安全生產(chǎn)體系的基礎(chǔ)部分，化工生產(chǎn)故障的識別與診斷是從源頭上預(yù)防和杜絕事故發(fā)生的重要技術(shù)手段。對設(shè)備進(jìn)行早期的和準(zhǔn)確的檢查與診斷，不僅可以減少停產(chǎn)，降低制造成本，而且對于安全生產(chǎn)，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(xué)的基本原理與方法相結(jié)合，結(jié)合化工過程安全實(shí)際介紹過程故障診斷的理論與方法。

內(nèi)容概要

本書力求理論聯(lián)系實(shí)際，旨在使其能對從事化工、化學(xué)、安全等領(lǐng)域及相近專業(yè)的工程技術(shù)人員、管理人員、大專院校師生提供實(shí)用的參考資料。全書共分5章。第1章簡要介紹化工生產(chǎn)的特點(diǎn)，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(guān)的安全系統(tǒng)工程內(nèi)容，說明化工安全系統(tǒng)分析的理論依據(jù)。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(chǔ)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(shí)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(diǎn)  1.1  化工生產(chǎn)的特點(diǎn)    1.1.1  生產(chǎn)中所涉及物料的危險(xiǎn)性大    1.1.2  生產(chǎn)過程具有高度的連續(xù)性    1.1.3  生產(chǎn)裝置大型化    1.1.4  工藝條件苛刻    1.1.5  生產(chǎn)過程自動化程度高  1.2  化工安全生產(chǎn)狀況    1.2.1  化工安全生產(chǎn)的重要性    1.2.2  化工企業(yè)安全生產(chǎn)中存在的問題    1.2.3  化工安全生產(chǎn)的對策措施  1.3  化工事故發(fā)生的特點(diǎn)    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(yù)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(jié)構(gòu)    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(nèi)容    2.2.3  安全系統(tǒng)工程的特點(diǎn)    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(yīng)論    2.3.2  擾動起源事故理論    2.3.3  能量意外轉(zhuǎn)移理論    2.3.4  系統(tǒng)安全觀點(diǎn)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(biāo)    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(jì)法    3.3.3  基于觀測器的方法    3.3.4  等價(jià)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(xùn)系統(tǒng)    4.3.5  動態(tài)仿真培訓(xùn)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(yīng)模型參數(shù)    5.1.1  管路故障    5.1.2  傳熱故障    5.1.3  傳質(zhì)故障    5.1.4  反應(yīng)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(jié)構(gòu)  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(shí)例研究    5.4.1  水儲罐系統(tǒng)    5.4.2  庚烷芳構(gòu)化反應(yīng)器系統(tǒng)    5.4.3  管路泄漏  5.5  故障危險(xiǎn)的安全防護(hù)    5.5.1  管路泄漏    5.5.2  換熱器結(jié)垢    5.5.3  精餾塔效率降低    5.5.4  反應(yīng)器超壓參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 化工安全的特點(diǎn)以化學(xué)工業(yè)為代表的現(xiàn)代過程工業(yè)，具有設(shè)備規(guī)模大、復(fù)雜設(shè)備規(guī)模大、復(fù)雜程度高、變量多以及閉環(huán)控制運(yùn)行的特點(diǎn)。對其流程和設(shè)備進(jìn)行早期和準(zhǔn)確的故障檢測與診斷，可以減少停產(chǎn)時(shí)間，提高設(shè)備進(jìn)行的安全性，降低生產(chǎn)成本。故障診斷是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況信息查找故障源，并確定相應(yīng)決策的一門綜合性的新興科學(xué)。這門科學(xué)從20世紀(jì)60年代一出現(xiàn)就受到了人們的青睞，經(jīng)過40多年的發(fā)展，已取得了長足的進(jìn)步和發(fā)展。從以信號分析為基礎(chǔ)的一般診斷方法發(fā)展到以知識處理為基礎(chǔ)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(lǐng)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(jìn)行介紹，并著重介紹基于系統(tǒng)分析和機(jī)理模型的診斷方法。本章首先化工安全的特點(diǎn)，以及在化工生產(chǎn)中進(jìn)行故障診斷的必要性。1.1 化工生產(chǎn)的特點(diǎn)從生產(chǎn)方式以及生產(chǎn)物質(zhì)所經(jīng)受的主要變化來分類，工業(yè)可以分為過程工業(yè)與產(chǎn)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(chǎn)作為產(chǎn)品工業(yè)原料的工業(yè)。其原料中的物質(zhì)在生產(chǎn)過程中經(jīng)過許多化學(xué)變化和物理變化，產(chǎn)量的增加主要靠擴(kuò)大工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模來達(dá)到，一般來說污染比較嚴(yán)重?；瘜W(xué)工業(yè)是過程工業(yè)的主要內(nèi)容，是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，人們的“衣、食、住、行”，樣樣都離不開化工產(chǎn)品?；ぎa(chǎn)品不僅與人們的生活密切相關(guān)，還滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，廣泛使用在飛機(jī)、船舶、汽車、制造工業(yè)、建筑工業(yè)和農(nóng)業(yè)上，而且為發(fā)展國防工業(yè)和尖端科學(xué)技術(shù)提供必不可缺的原料。因此，化學(xué)工業(yè)對于提高人們的生活水平，促進(jìn)其他工業(yè)的迅速發(fā)展，都起著積極的作用。

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《化工安全分析中的過程故障診斷》力求理論聯(lián)系實(shí)際，旨在使其能對從事化工、化學(xué)、安全等領(lǐng)域及相近專業(yè)的工程技術(shù)人員、管理人員、大專院校師生提供實(shí)用的參考資料。

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