FPSO典型生产流程故障诊断系统的研究

论文摘要

本文研究了国内外故障诊断技术的发展与现状,论述了浮式油轮生产储油卸油系统(FPSO)故障诊断技术的特点。以多元统计过程控制理论为基础,结合主元分析法与动态主元分析法的建模原理及故障诊断方法,建立FPSO典型生产流程故障诊断系统。应用基于主元分析的故障诊断方法对FPSO进行故障检测与诊断研究。选取FPSO油气水分离系统的18个主要过程监控变量为研究对象,通过对系统历史数据进行预处理分析,建立主元模型;利用主元模型对仿真实时数据进行故障检测,应用SPE统计法和Hotelling统计法判断系统是否发生故障;使用贡献图法实现故障分离。研究结果表明:基于主元分析的故障诊断方法可以准确地对FPSO生产过程的早期故障进行检测和诊断;SPE统计量比Hotelling统计量的检测灵敏度大;对于系统的细小扰动,动态主元分析法的故障诊断能力优于主元分析法。以动态主元分析法为故障诊断算法,以Microsoft Visual Basic 6.0和MATLAB 7.0为开发平台,以FPSO控制系统层、OPC服务器层和故障诊断系统层为系统框架,建立FPSO典型生产流程故障诊断系统。以OPCHDA技术为主,OPCDA技术为辅,OPCHDA技术与OPCDA技术相结合的方式建立历史数据模块,实现对于油气水分离系统的历史数据传输、分析和再现等功能;采用动态主元分析的故障诊断算法建立故障诊断模块,完成对于油气水分离系统的故障检测、故障识别和故障分离等工作;通过对FPSO ESD紧急切断系统的功能仿真建立故障决策模块,完成对于系统的故障报警、控制决策等操作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 故障诊断的内容
• 1.2 故障诊断技术的国内外发展状况
• 1.3 故障诊断方法
• 1.4 FPSO 故障诊断的技术特点
• 1.5 主元分析在故障诊断中的应用
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第二章 多元统计过程控制
• 2.1 多元统计过程控制原理
• 2.2 主元分析法
• 2.3 动态主元分析法
• 2.4 故障诊断步骤
• 2.4.1 数据预处理
• 2.4.2 主元模型的计算方法
• 2.4.3 确定主元个数
• 2.4.4 SPE 统计量
• 2.4.5 Hotelling 统计量
• 2.4.6 故障贡献图
• 2.5 本章小结
• 第三章 主元分析在FPSO 故障诊断中的应用
• 3.1 油气水分离系统简介
• 3.2 故障检测与诊断
• 3.2.1 过程变量
• 3.2.2 采样间隔及样本大小
• 3.2.3 离线模型建立
• 3.2.4 在线故障诊断
• 3.3 本章小结
• 第四章 FPSO 典型生产流程故障诊断系统
• 4.1 故障诊断系统概述
• 4.2 OPC 技术
• 4.3 历史数据模块
• 4.3.1 历史数据模块的数据流程
• 4.3.2 历史数据模块的实现
• 4.4 故障诊断模块
• 4.4.1 故障诊断模块的数据流程
• 4.4.2 故障诊断模块的实现
• 4.5 故障决策模块
• 4.5.1 ESD 系统简介
• 4.5.2 故障决策模块的数据流程
• 4.5.3 故障决策模块的实现
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢