基于动态模拟的化工故障后果分析系统研究

发布时间：2017-07-05 10:20

  本文关键词：基于动态模拟的化工故障后果分析系统研究

  更多相关文章： 化工安全 用户界面 动态模拟 气体扩散

【摘要】：生产安全是化工厂非常重视的问题。设备老化、生产工艺的复杂化、操作失误及外部环境的波动都有可能造成事故的发生。如何确保生产顺利安全的运行，是一个企业和社会需要关注和解决的问题。化工动态模拟系统（ChemicalDynamic Simulation System，CDSS）能够对化工过程进行在线监测，为确保安全生产做出了很大的贡献。基于化工动态模拟的后果分析能够及时地预测事故发生的后果信息，在这些信息的基础上为企业提供事故的预防措施。 数据输入系统能够帮助CDSS正常的运行。在CDSS平台上，可以设计由故障树得到的事故原因的故障模型，并为后果分析提供必要的初始参数。化工动态模拟系统适用于模拟非稳态过程。其内部模型需要大量的数据才能正常运行，同时这些数据之间有很强的关联性。友好的数据输入系统不仅能够帮助每个用户很好地理解动态模拟系统数据的意义以及数据之间的关联，而且能够有效地防止用户输入有误信息。结合故障树分析法，CDSS可以实现各种故障模型的设计。故障树分析法能够对生产工艺流程进行故障分析。结合故障树分析法的原理和实际化工生产中常见的故障，选取生产工艺中最常见的故障作为顶事件，然后往下逐级分析，最后得到导致顶事件发生的基本事件。根据故障树分析法和CDSS的故障模型，获取后果分析必须的初始参数。气体泄漏是化工生产中常见的事故之一，泄漏的气体扩散到大气中的过程会受到风速、温度、湿度以及泄露场所的空间结构等参数的影响。泄露点附近气体的浓度会随着时间不断变化。对于爆燃气体，当浓度达到气体的爆燃极限时就会发生爆燃事故。在计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）数值算法的基础上，借助于MATLAB软件能够计算模拟气体扩散的偏微分方程的数值解。运用MATLAB的PDETOOL工具箱对数值解可进行可视化的处理，得到气体扩散的动态情形，预测泄露气体浓度随时间的变化情况。 本论文选取乙炔生产流程为研究对象，，为流程设计了动态模拟仿真系统，诊断出了流程中最常见的故障原因。并选取乙炔气泄露故障为研究对象，在动态模拟系统的基础上计算出泄露乙炔气体的压强和浓度。分析研究了影响乙炔气扩散的参数，最后得到乙炔发生器厂房内不同位置上的乙炔浓度随时间的变化情况。
【关键词】：化工安全 用户界面 动态模拟 气体扩散
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ086
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 符号说明10-12
• 1 绪论12-30
• 1.1 化工安全生产12-14
• 1.1.1 化工生产的发展及其特点12-13
• 1.1.2 化工安全生产的实现及其意义13-14
• 1.2 化工模拟系统14-17
• 1.2.1 化工模拟系统简介14-15
• 1.2.2 化工动态模拟系统的应用及其重要性15-17
• 1.3 故障诊断17-20
• 1.3.1 故障诊断简介17
• 1.3.2 故障诊断研究状况17-20
• 1.4 故障树20-23
• 1.4.1 故障树简介及其研究现状20-21
• 1.4.2 故障树分析的应用现状21-23
• 1.5 后果分析23-27
• 1.5.1 后果分析简介23-24
• 1.5.2 后果分析方法的分类和应用24-27
• 1.6 论文研究的意义和内容27-30
• 1.6.1 论文研究的背景和意义27-28
• 1.6.2 论文研究的内容28-30
• 2 化工动态模拟系统的数据输入与输出系统30-40
• 2.1 用户界面总体结构与设计思想30-31
• 2.1.1 设计思想30-31
• 2.1.2 总体结构设计31
• 2.2 界面结构的实现31-33
• 2.2.1 智能化31-32
• 2.2.2 用户透明性32
• 2.2.3 界面的防误操作设计32-33
• 2.3 实例应用33-39
• 2.3.1 乙炔生产原理和工艺流程图33-34
• 2.3.2 乙炔生产过程的设备和控制指标34-37
• 2.3.3 乙炔生产模型37-38
• 2.3.4 乙炔生产工艺流程的数据输入与输出38
• 2.3.5 模拟结果38-39
• 2.4 小结39-40
• 3 基于故障树分析法的乙炔生产事故的研究40-54
• 3.1 故障树分析法的基本理论40-42
• 3.1.1 故障树分析的原理及步骤40
• 3.1.2 故障树分析法基本符号40-41
• 3.1.3 故障树生成方法41-42
• 3.1.4 故障源搜寻与诊断方法42
• 3.2 乙炔生产事故42-47
• 3.2.1 乙炔生产各个工段的故障类型43-45
• 3.2.2 乙炔生产工艺危险有害因素分析45-47
• 3.2.3 乙炔生产事故机理47
• 3.3 实例应用47-53
• 3.3.1 基于故障树分析法的乙炔生产事故分析47-49
• 3.3.2 乙炔故障模型的实现49-53
• 3.4 小结53-54
• 4 基于计算流体力学的后果分析54-68
• 4.1 计算流体力学简介54-55
• 4.1.1 CFD 的发展状况54-55
• 4.1.2 CFD 的基本方程和机理55
• 4.2 爆燃气体的扩散55-58
• 4.2.1 气体扩散的影响因素55-56
• 4.2.2 气体扩散模型56-58
• 4.3 基于 MATLAB 的气扩散模拟58-60
• 4.3.1 MATLAB 在化工生产中的应用和模拟计算模型58-59
• 4.3.2 MATLAB 模拟气扩散的实现59-60
• 4.4 实例应用60-66
• 4.5 小结66-68
• 结论68-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-78
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录78-79

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本文编号：521574