一種化工裝備長(zhǎng)周期運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)雷達(dá)監(jiān)測(cè)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種化工裝備長(zhǎng)周期運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)雷達(dá) 監(jiān)測(cè)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 化工過(guò)程具有易燃易爆、腐蝕嚴(yán)重、毒害性大、高溫高壓以及生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)等特 點(diǎn)，涉及工藝、設(shè)備、儀表、電氣等多個(gè)專(zhuān)業(yè)和復(fù)雜的公用工程系統(tǒng)。化工過(guò)程運(yùn)行的安全、 健康程度，將直接影響石油天然氣煉化生產(chǎn)的連續(xù)性、穩(wěn)定性和安全性。由于工藝復(fù)雜、設(shè) 備眾多，異常工況時(shí)有出現(xiàn)，一旦發(fā)生事故，所造成的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)、環(huán)境影響將相當(dāng)巨 大。為了避免重大事故的發(fā)生，確?；み^(guò)程的安全生產(chǎn)，對(duì)化工過(guò)程進(jìn)行異常工況監(jiān)測(cè)技 術(shù)的研究是十分必要的。
[0003] 對(duì)化工裝備長(zhǎng)周期運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)控預(yù)測(cè)，從大量關(guān)聯(lián)的設(shè)備單元中及時(shí)發(fā) 掘事故征兆，找出危險(xiǎn)因素根源，在事故發(fā)生之前預(yù)測(cè)可能的后果，給出相應(yīng)的安全措施， 形成"早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)告、早預(yù)警、早處置"的安全防范機(jī)制，可有效遏制化工過(guò)程重特大事故 發(fā)生，保障我國(guó)能源行業(yè)煉化板塊健康、可持續(xù)發(fā)展。
[0004] 目前，常用的化工過(guò)程故障診斷方法有：符號(hào)有向圖法、貝葉斯方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等， 然而，這些方法在實(shí)際工程應(yīng)用中都有各自的缺點(diǎn)。例如：符號(hào)有向圖的準(zhǔn)確程度依賴(lài)于建 模人員對(duì)系統(tǒng)的理解，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的推理算法過(guò)于復(fù)雜，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練需要較多的故障 樣本。
[0005] 由于上述問(wèn)題的存在，目前的化工過(guò)程故障診斷方法都無(wú)法很好地在實(shí)際工程領(lǐng) 域中得到應(yīng)用，針對(duì)上述問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種化工裝備長(zhǎng)周期運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)雷達(dá)監(jiān)測(cè) 方法及裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法準(zhǔn)確有效地監(jiān)測(cè)和定位出化工過(guò)程異常工況的技術(shù)問(wèn) 題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種化工裝備長(zhǎng)周期運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)雷達(dá)監(jiān)測(cè)方 法，包括：
[0008] 獲取化工裝備運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)化工裝備中的各系統(tǒng)進(jìn)行危險(xiǎn)與可操作性 分析，確定工藝偏差，并從所述實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)中篩選出待監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0009] 對(duì)所述待監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障識(shí)別，獲得報(bào)警信息；
[0010] 對(duì)所述報(bào)警信息進(jìn)行故障診斷和溯源，獲得故障發(fā)生的原因以及相應(yīng)地補(bǔ)救措 施。
[0011] 優(yōu)選地，還包括：
[0012] 所述實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)支持向量機(jī)參數(shù)預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)化工過(guò)程潛在風(fēng)險(xiǎn)和變化 趨勢(shì)；其中，所述支持向量機(jī)參數(shù)預(yù)測(cè)模型是通過(guò)已知化工裝備運(yùn)行過(guò)程的狀態(tài)數(shù)據(jù)建立 訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，進(jìn)行支持向量機(jī)學(xué)習(xí)建立的。
[0013] 優(yōu)選地，所述故障識(shí)別的步驟包括：
[0014] 對(duì)所述待監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)值和閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，實(shí)現(xiàn)閾值報(bào)警。
[0015] 優(yōu)選地，所述故障識(shí)別的步驟包括：
[0016] 采用動(dòng)態(tài)主成分分析方法，基于正?；ぱb備運(yùn)行工況下的訓(xùn)練模型，構(gòu)建動(dòng)態(tài) 主成分分析模型，求得正常工況下系統(tǒng)的控制限；
[0017] 實(shí)時(shí)計(jì)算化工裝備運(yùn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)值，若統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)值超出所述控制限， 所述統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)值對(duì)應(yīng)的狀態(tài)信息為報(bào)警信息。
[0018] 優(yōu)選地，所述故障識(shí)別的步驟包括：
[0019] 采用貢獻(xiàn)圖的方法計(jì)算出化工裝備運(yùn)行系統(tǒng)的各相關(guān)變量的貢獻(xiàn)率，根據(jù)所述貢 獻(xiàn)率分離出報(bào)警原因變量，并根據(jù)報(bào)警原因變量的歷史變化范圍判斷對(duì)應(yīng)的所述工藝偏差 為偏高或偏低。
[0020] 對(duì)應(yīng)地，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種化工裝備長(zhǎng)周期運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)雷 達(dá)監(jiān)測(cè)裝置，包括：
[0021] 數(shù)據(jù)采集單元，用于獲取化工裝備運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)化工裝備中的各系統(tǒng) 進(jìn)行危險(xiǎn)與可操作性分析，確定工藝偏差，并從所述實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)中篩選出待監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0022] 故障識(shí)別單元，用于對(duì)所述待監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障識(shí)別，獲得報(bào)警信息；
[0023] 診斷溯源單元，用于對(duì)所述報(bào)警信息進(jìn)行故障診斷和溯源，獲得故障發(fā)生的原因 以及相應(yīng)地補(bǔ)救措施。
[0024] 優(yōu)選地，還包括：
[0025] 預(yù)測(cè)單元，用于所述實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)支持向量機(jī)參數(shù)預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)化工過(guò)程 潛在風(fēng)險(xiǎn)和變化趨勢(shì)；其中，所述支持向量機(jī)參數(shù)預(yù)測(cè)模型是通過(guò)已知化工裝備運(yùn)行過(guò)程 的狀態(tài)數(shù)據(jù)建立訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，進(jìn)行支持向量機(jī)學(xué)習(xí)建立的。
[0026] 優(yōu)選地，所述故障識(shí)別單元包括：
[0027] 閾值識(shí)別模塊，用于對(duì)所述待監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)值和閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，實(shí)現(xiàn)閾值 報(bào)警。
[0028] 優(yōu)選地，所述故障識(shí)別單元包括：
[0029] 控制限確定模塊，用于采用動(dòng)態(tài)主成分分析方法，基于正常化工裝備運(yùn)行工況下 的訓(xùn)練模型，構(gòu)建動(dòng)態(tài)主成分分析模型，求得正常工況下系統(tǒng)的控制限；
[0030] 動(dòng)態(tài)主成分識(shí)別模塊，用于實(shí)時(shí)計(jì)算化工裝備運(yùn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)值，若統(tǒng)計(jì) 量指標(biāo)值超出所述控制限，所述統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)值對(duì)應(yīng)的狀態(tài)信息為報(bào)警信息。
[0031] 優(yōu)選地，所述故障識(shí)別單元包括：
[0032] 貢獻(xiàn)圖識(shí)別模塊，用于采用貢獻(xiàn)圖的方法計(jì)算出化工裝備運(yùn)行系統(tǒng)的各相關(guān)變量 的貢獻(xiàn)率，根據(jù)所述貢獻(xiàn)率分離出報(bào)警原因變量，并根據(jù)報(bào)警原因變量的歷史變化范圍判 斷對(duì)應(yīng)的所述工藝偏差為偏高或偏低。
[0033] 上述技術(shù)方案具有如下有益效果：本技術(shù)方案通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)獲取實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù) 據(jù)，在危險(xiǎn)與可操作性分析的基礎(chǔ)上，篩選出所需數(shù)據(jù)，利用該數(shù)據(jù)識(shí)別出報(bào)警信息，對(duì)識(shí) 別出的報(bào)警信息進(jìn)行故障診斷和溯源，并通過(guò)支持向量機(jī)方法進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤和在線預(yù)測(cè)， 保障化工過(guò)程的安全可靠運(yùn)行。這種方法更加符合實(shí)際的生產(chǎn)工況，通過(guò)預(yù)測(cè)可以更快速、 更準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)化工過(guò)程潛在風(fēng)險(xiǎn)與變化趨勢(shì)，能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)維修計(jì)劃和監(jiān)測(cè)計(jì)劃的制定提供 準(zhǔn)確、及時(shí)的消除故障根源提供可靠的理論依據(jù)，從而合理規(guī)避不利風(fēng)險(xiǎn)事件。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0035] 圖1為本發(fā)明提出了一種化工裝備長(zhǎng)周期運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)雷達(dá)監(jiān)測(cè)方法流程圖之 ，
[0036] 圖2為本發(fā)明提出了一種化工裝備長(zhǎng)周期運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)雷達(dá)監(jiān)測(cè)方法流程圖之 -* *
[0037] 圖3為本實(shí)施例中通過(guò)危險(xiǎn)與可操作性分析選取的分餾系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示示 意圖；
[0038] 圖4為本發(fā)明提出了一種化工裝備長(zhǎng)周期運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)雷達(dá)監(jiān)測(cè)裝置框圖之一；
[0039] 圖5為本發(fā)明提出了一種化工裝備長(zhǎng)周期運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)雷達(dá)監(jiān)測(cè)裝置框圖之二；
[0040] 圖6為本實(shí)施例故障溯源結(jié)果顯示界面示意圖；
[0041] 圖7為本實(shí)施例參數(shù)預(yù)測(cè)顯示界面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0043]本技術(shù)方案的工作原理：本技術(shù)方案首先結(jié)合企業(yè)分布式控制系統(tǒng)和生產(chǎn)信息化 管理系統(tǒng)，采用0PC技術(shù)，開(kāi)展數(shù)據(jù)采集拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及與物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)接口研究，獲取裝置運(yùn)行 的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)化工過(guò)程各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行危險(xiǎn)與可 操作性分析，確定工藝偏差，從而篩選出所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)， 對(duì)獲取到的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，計(jì)算綜合指標(biāo)控制限及當(dāng)前參數(shù)的綜合指標(biāo)，將綜合指標(biāo) 與控制限比較，判斷當(dāng)前狀態(tài)是否出現(xiàn)異常，從而實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警。并在危險(xiǎn)與可操作性分析 報(bào)告的基礎(chǔ)上進(jìn)行故障診斷，分析參數(shù)偏差的直接原因并提出相應(yīng)的建議措施。在故障診 斷的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行深度故障溯源分析，對(duì)當(dāng)前報(bào)警信息建立故障傳播模型，模型中得 到各種故障路徑并計(jì)算相關(guān)根原因發(fā)生的概率，以提供最可能根原因的信息。溯源結(jié)果為 現(xiàn)場(chǎng)人員提供簡(jiǎn)要的故障根原因信息和解決根原因的應(yīng)對(duì)措施。最后利用歷史數(shù)據(jù)建立訓(xùn) 練數(shù)據(jù)集，進(jìn)行支持向量機(jī)學(xué)習(xí)，建立支持向量機(jī)參數(shù)預(yù)測(cè)模型，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)未來(lái)5min的參 數(shù)值，監(jiān)測(cè)化工過(guò)程潛在風(fēng)險(xiǎn)與變化趨勢(shì)，合理規(guī)避不利風(fēng)險(xiǎn)事件，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中 無(wú)法準(zhǔn)確有效地監(jiān)測(cè)出化工過(guò)程異常工況的技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到了有效提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度和監(jiān)測(cè) 效率的技術(shù)效果。
[0044]基于上述工作原理，本發(fā)明提出了一種化工裝備長(zhǎng)周期運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)雷達(dá)監(jiān)測(cè)方 法之一。如圖1所示，包括：
[0045] 步驟101):獲取化工裝備運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)化工裝備中的各系統(tǒng)進(jìn)行危險(xiǎn) 與可操作性分析，確定工藝偏差，并從所述實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)中篩選出待監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0046] 對(duì)于本實(shí)施例來(lái)說(shuō)，步驟101是該風(fēng)險(xiǎn)雷達(dá)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，它實(shí)現(xiàn)了狀態(tài) 參數(shù)采集、顯示和數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存等功能。具體包括：可獲取化工裝備運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)； 實(shí)時(shí)記錄其過(guò)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)存儲(chǔ)日常操作紀(jì)錄、歷史維修監(jiān)測(cè)紀(jì)錄、以及診斷結(jié)果等信 息；采用C#窗體設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)裝置狀態(tài)參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)和歷史故障診斷結(jié)果的查詢(xún)與顯 不。
[0047] 對(duì)于本實(shí)施例來(lái)說(shuō)，以分餾系統(tǒng)為例，通過(guò)對(duì)分餾系統(tǒng)進(jìn)行危險(xiǎn)與可操作性分析， 選取分餾塔塔頂壓力、塔頂溫度、塔底液位、塔底溫度等主要參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)軟件 的數(shù)據(jù)讀取界面如圖3所示。
[0048]SQL(StructuredQueryLanguage)是結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言，其主要功能是同各種數(shù)據(jù) 庫(kù)建立聯(lián)系，進(jìn)行溝通。將現(xiàn)場(chǎng)DCS系統(tǒng)的過(guò)程參數(shù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到SQL數(shù)據(jù)庫(kù)并建立裝置運(yùn) 行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)記錄其過(guò)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)存儲(chǔ)日常操作紀(jì)錄、歷史維修監(jiān)測(cè)紀(jì)錄，以 及診斷結(jié)果等信息。
[0049] 步驟102):對(duì)所述待監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障識(shí)別，獲得報(bào)警信息；
[0050] 對(duì)于本實(shí)施例來(lái)說(shuō)，故障識(shí)別的方法包括：
[0051] 第一種方法為：對(duì)所述待監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)值和閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，實(shí)現(xiàn)閾值報(bào)警。
[0052] 第二種方法為：采用動(dòng)態(tài)主成分分析方法，基于正?；ぱb備運(yùn)行工況下的訓(xùn)練 模型，構(gòu)建動(dòng)態(tài)主成分分析模型，求得正常工況下系統(tǒng)的控制限；
[0053] 實(shí)時(shí)計(jì)算化工裝備運(yùn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)值，若統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)值超出所述控制限， 所