Page 67 - 化工产品质量与安全管理

第三章 化工生产过程检测及技术应用

第三章 化工生产过程检测及技术应用

第一节 化工过程故障检测与诊断的相关问题分析

一、化工过程故障诊断技术的发展

（一）故障诊断的含义

工业生产中故障是指过程控制系统中的物理特性或过程变量（如物料的流量、
压力和温度）至少有一个违反了安全标准，导致系统变量发生了超限行为，无法
继续完成安全生产任务。化工过程中的工艺故障可能会导致物料泄漏、人员中毒、

厂区爆炸等事故，对社会发展和个人安全造成严重的后果。过程监控是一种通过
监测过程数据来确保工况安全运行的方法。根据工业系统的故障诊断原理，过程
监控可以分为四个步骤。故障诊断是在故障检测、识别的基础上，确定故障发生

的原因和类型，并进一步完成故障排除工作，从而使过程工艺恢复到正常的运行
模式。过程监控系统中存在着大量的运行数据，且这些数据本身具有变量维度高、
耦合性强的特点。因此，故障诊断方法的数据预处理环节十分重要。

（二）故障诊断的方法
随着故障诊断技术的迭代更新，传统故障诊断方法结合主流算法的研究实现

了多元化发展，逐渐普及应用于不同行业。国内学者把目前广泛使用的故障诊断
方法，依据数学逻辑特性划分为定性分析、定量分析两类。随着工厂 DCS 分布
式控制系统的广泛应用，以及工业互联网、大数据库的不断发展，针对生产过程

中仪器仪表和传感器监控到的海量数据，传统的定性、定量分析方法已经无法建
立精确的数学模型，而且难以搭建完备的专家知识体系。因此，基于机器学习算
法对过程运行数据的分析处理成为研究重点。当前的数据驱动方法可以分为定性

和定量的方法，定性的方法涉及的专家知识较多，适用范围不太广泛。针对工业

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