Page 139 - 化工安全生产与环保技术

化工安全生产与环保技术

对系统正常工作的历史数据进行分析，建立过程主元模型，当实际系统的观测值
与主元模型相矛盾时，便可以分析出故障。PCA 适用于存在相关冗余信息的故
障分析，但是对于复杂的系统，其可能出现数据压缩不充分和主元数量选取的问

题，影响故障诊断的效果。基于定性经验知识的方法主要是依据过去的经验、工
艺文件等进行故障的检测，其中专家系统诊断是应用较广泛的一种智能诊断方法，
它通过模拟专家实际诊断的思路，借助推理过程对故障进行分析，但是该方法在
知识获取和推理上存在一定的瓶颈问题。符号有向图法能够描述大量设备系统的

信息，揭示各个因素间的相互因果关系，在信息较少的情况下完成故障诊断，但
是该方法在处理节点间关系过于简单化，其处理较复杂关系的效果有待提高。故
障树正在经历由传统故障树向模糊故障树、动态故障树发展的过程，该分析方法
具有直观性强、通用性好、灵活等特点，是一个应用比较广泛的方法，但是运用

故障树进行故障诊断时需要对故障形式、特点、设备结构有充分的认识。
（一）化工设备及故障特点的分析
化工设备是实现化工连续生产的基础，其加工对象主要是液体、气体和粉体
等流体型材料，并且大多数设备都是在高温、高压、易燃、易爆、腐蚀性强等条

件下工作。当前化工设备呈现化工—机械—电器一体化、自动化、大型化等特点，
设备类型主要包括加热设备、换热设备、动力设备、反应设备和储存设备。虽然
化工设备种类繁多，工作原理各不相同，但其根本上属于机械、电气设备，设备
结构具有典型的层次性特点：化工设备是由各个部件组成，部件又可以分解为若

干个零件，每个零件的工作状态将会影响整个设备的运行状况。
化工设备的故障是指设备在生产中出现异常，性能达不到规定的要求，或者
其重要参数指标超出规定的临界值，可能导致设备部分或者全部失去功能的现象。
根据故障发生的位置，可以将化工设备的故障分为传感器故障和机械设备故障；

根据故障发生的机理，可以将化工设备的故障分为突变故障和缓变故障。为了提
高化工设备运行的可靠性，需要综合运用系统中的信息，借助故障诊断方法对潜
在或者已经发生的故障进行快速诊断。虽然故障诊断方法已普遍应用于机械、电
子、航空航天等领域，但是受化工设备工作环境、结构特点的影响，这些故障诊

断方法可能并非完全适合其故障的诊断，因此有必要在对化工设备故障特点分析
的基础上选择适合化工设备的故障诊断方法。结合实际调研情况和文献研究，从
系统角度对化工设备故障的性质进行分析，总结其具有以下的特点：

·128·