石化系统定性定量复杂故障诊断技术获新进展

中国石化青岛安全工程研究院研发的石化系统定性定量复杂故障诊断技术取得新进展。它应用动态模拟软件构建石化装置仿真动态模型,应用实时数据库、仿真服务器、数字控制站及仿DCS操作站构成仿真“虚拟工厂”,形成针对石化装置,集成过程模拟、故障诊断与模型检验功能的试验平台。     

3D可视化石化装置安全管理系统的开发

本文介绍了3D可视化石化装置安全管理系统构成、功能和实验途径，该系统将三维激光扫描和GIS技术运用于石化行业，通过数据处理建立石化装置测绘级精度、全尺寸、全真实体的三维数字模型，并通过添加GIS信息和设备属性信息，实现石化装置5D可视化管理、分层管理、设备检维修和施工改造模拟、事故影响范围及应急救援最佳路径模拟、工作人员仿真培训等安全管理模块，为石化企业设备管理提供了新的技术平台。     

石化企业毒气泄漏的数值模拟与危险性评估

针对石化企业中可能造成毒气泄漏的装置或设备,从工程实际出发,建立了3种毒气泄漏和扩散的数值模型.根据模型和给定的扩散条件,对毒气的泄漏和扩散进行数值模拟和动态仿真,得到毒气泄漏后人员死亡区域、危险区域和有感区域的动态变化结果.对石化企业有毒物质源进行毒性分级,并确定了相应的毒气泄漏危险性参数.通过给定的装置和设备泄漏危险性参数计算得到毒气泄漏的危险性矩阵,进而对石化企业有毒有害气体泄漏进行危险性评估.     

基于FLACS的氢气检测器布置优化

采用某石化装置1∶1模型,以位于框架平台上的氢气分液罐泄漏为例,运用事故后果模拟软件FLACS构建计算流体力学模型并将氢气检测器设置为模型中的检测点,通过氢气泄漏及扩散过程数值模拟获得各检测点的氢气体积分数及响应时间,据此对氢气检测器的布置进行优化。主要研究成果有:1)提出氢气检测器探测效率的评价标准;2)明确工程中氢气检测器相对于潜在释放源的最优水平和竖向位置;3)给出花纹钢板和格栅板2种不同上层平台形式下氢气检测器的布置方案。     

基于虚拟现实技术的喷射火事故三维动态仿真及应用

基于Shell模型的原理和计算方法,把喷射火焰视为近似倒立圆台形,构建了不同风向影响下的喷射火三维模型,运用虚拟现实技术和三维可视化技术对喷射火事故进行模拟与仿真。以Delphi和OpenGL/GLScene为开发工具,实现了喷射火三维模型的程序化与三维场景绘制,同时引入粒子特效系统,实现了喷射火焰燃烧的实时动态仿真,完成了喷射火三维动态可视化软件系统的开发。最后,利用该系统进行实例分析。应用表明:虚拟现实技术与事故后果模拟相结合,使整个系统实现实时性和形象性的统一,虚拟现实技术在化工行业具有广泛应用前景,也为事故后果预测评估提供科学依据。     

安全生产水平预测与评价的系统动力学模型

为有效预测和评价安全生产水平,建立一个量化、动态、可反馈的系统动力学(SD)安全生产水平预测与评价模型。通过辨析安全生产影响要素,绘制安全生产要素-系统-指数因果关系图。运用SD理论,构建安全生产水平预测和评价SD模型。在模型中确定3个状态变量、3个决策变量和4个辅助变量,并设置6条反馈回路。通过确定变量,并利用SD模型进行仿真模拟,可实现安全生产水平的定量、动态预测和评价;将SD模型用于安全生产水平预测和评价,可弥补现行定性、静态、链式评价方法的不足。     

基于动态贝叶斯网络的石化装置火灾事故动态风险分析

为揭示石油炼化装置事故风险动态特性和事故情景演变路径,在对石化装置进行风险因素分析的基础上构建石化装置火灾事故故障树,基于贝叶斯网络非常规突发事故的演变过程,构建情景演变下的动态贝叶斯网络模型,在综合考虑应急措施的基础上,利用MATLAB软件和联合概率公式计算出各种事故场景的状态概率.以丙烯精馏装置火灾事故为例,结果表...     

重大危险设备的确定及其失效后果严重度分析

采用火灾、爆炸危险指数(F&EI)方法对石化设备的危险性进行评价,根据计算设备的危险指数值来确定其是否为重大危险设备;应用模糊综合评价方法对石化装置失效后果严重程度进行综合评价研究,建立了石化装置失效后果严重程度的综合评价指标体系;采用定性与定量相结合的层次分析法计算评价因素的权重,运用模糊综合评判理论,提出失效后果严重度的二级模糊综合评价方法,实现对其失效后果严重度的综合评判。实例表明:模糊综合评价方法可操作性强、效果较好,可在石化装置失效后果严重度评价中广泛应用。     

安全工程技术领域数字孪生应用研究综述

为系统了解安全工程技术领域数字孪生应用现状并预测其发展趋势,综述国内外安全工程领域数字孪生应用进展,主要包括数字孪生在动态仿真、安全监控、故障诊断、运维控制、预测性维护等方面的应用,展望未来数字孪生在安全工程技术领域的研究方向.研究结果表明:数字孪生技术在机械工业、航天航空、石油化工、矿山、电气、船舶运输、建筑施工、城...     

对地铁工程风险评估体系框架的研究

地铁工程同一般建设项目相比,受不可预见的水文地质条件、社会环境、施工技术的可靠度、经济发展的程度等多方面因素的影响较重;就必然使地铁工程成为高风险的工程建设项目,然而目前对其风险评估工作还停留在简单的定性和定量的评估水平上。为此,笔者在研究系统论的基础上,从动态系统风险评估的观点出发,运用动态控制的原理,着重研究适合于地铁工程风险评估体系的理论框架,及建立理论框架时应考虑的诸多问题;同时对动态系统风险评估、评价因素可靠性分析技术、各种风险评估方法及评估技术的运用做了简要论述。该框架体系不仅适用于地铁工程的风险评估,同样适用于其他复杂的工程系统的风险评估评价。     

基于PSO优化BP神经网络的钻井动态风险评估方法

传统钻井动态风险评估严重依赖于专家主观判断、结果大多是定性或半定量,无法满足深井复杂地层钻井安全需求。针对该问题,研究建立了基于PSO优化BP神经网络的钻井动态风险评估方法。通过对录井资料的监测分析,实时判断井下风险发生的类型并定量计算风险发生概率,可以在风险发生的早期给出预警信息,及时指导风险调控措施的开展。海上BD气田的实例分析表明,基于构建的动态风险评估模型得到的风险预测结果与实际风险发生情况相符合,说明建立的模型是合理可行的。该模型对于钻井作业过程中动态风险评估具有一定的参考价值。     

基于风险定量分析的化工装置事故演变动态模拟

为研究化工装置在突发事故情景下事故各阶段演变趋势规律和差异情况,进行定量评估化工装置风险,在此基础上确定重点监控化工装置。基于系统动力学原理和方法以及Vensim软件仿真模拟功能,以层次变量"安全防护性能→事故隐患危险性"作为主要变量,辅以多个辅助变量(即影响因素指标)的补充和完善,构建突发事故情景下事故各阶段的化工装置事故演变规律因果图和系统图并模拟。仿真模拟结果表明,安全防护性能和事故隐患危险性在化工事故情景下的事故演变趋势存在明显差异,相对于以往单一的对化工事故后果的定量风险分析,其对事故演变过程进行动态模拟研究有较明显的进步。     

动态主逻辑图--一种改进的安全风险建模方法

用主逻辑图,可以比较直观地建立起复杂系统的安全风险模型,但是这种模型运用的是布尔代数理论,所以无法模拟具有动态行为的系统.动态主逻辑图就是在主逻辑图的基础上,运用模糊数学（逻辑）的理论,分析复杂系统中的动态行为.介绍了动态主逻辑图的8种基本形态,并以利用动态主逻辑图对系统进行全面诊断和描述系统的部分失效的行为为例,简要说明了动态主逻辑图的新特点.     

回风顺槽全断面车载气动喷雾联合雾幕控尘技术研究

为治理综采工作面采煤过程中回风顺槽粉尘污染问题，基于超音速气动雾化控尘原理，提出全断面车载气动喷雾联合雾幕控尘技术。以敏东一矿01工作面回风顺槽为例，采用离散元和有限元方法，利用COMSOL(COMSOL Multiphysics)仿真模拟软件中的k-ε湍流模块和流体流动颗粒跟踪模块，建立控尘技术装置三维数值模型。利用数值模拟方法分析技术装置气流场和液滴粒子轨迹的变化特征，以得到技术装置风流场及液滴粒子分布规律；搭建仿真试验模型，并通过仿真试验平台研究技术装置最佳抗风性能参数。结合现场试验对比分析，以验证控尘技术的高效除尘性能。结果显示：当雾幕装置气压为0.6 MPa时，雾化效果好且不会影响现场其他设备供压，捕捉小粒径粉尘能力强，但抗风性较弱；车载装置抗风性高，控尘能力强，但雾化效果较差且受气压的影响较小。2种装置有效地结合应用并形成了全断面车载气动喷雾联合雾幕控尘技术。该技术有效阻止了粉尘的运移，有效覆盖了全断面。呼吸性粉尘和总粉尘控制效率分别达到94.92%和96.53%,这为治理煤矿井下回风顺槽粉尘污染提供了相关理论支持和治理手段。     

基于Multi-agent的非常规突发事件下个体应激演化模型

为深入研究非常规突发事件下个体应激反应,为突发事件应急管理提供理论依据,基于复杂系统理论（CAS）和多主体建模方法（ABMS）,构建了应激演化模型;利用NetLogo仿真平台,并根据个体所处的社会环境,动态模拟了非常规突发事件、群体、个体行为间的相互制约关系。研究表明:公众应激反应演化系统是一种复杂的自适应系统;非常规突发事件应激反应在三个不同阶段呈现出不同的特征。因此,在非常规突发事件的应急管理中,要根据个体在每个阶段不同的特征采取与之相适应的措施。     

重大基坑坍塌事故虚拟仿真系统研究

为预防基坑坍塌事故发生、进行重大事故警示教育,以杭州地铁湘湖站北2基坑坍塌事故为素材,研究构建重大基坑坍塌事故虚拟仿真培训系统。对案例事故涉及的设计、施工、环境三大因素的技术问题进行总结,研究了事故链各致险因素及对推动事故发生所起作用,完成仿真系统平台设计和开发工作。系统应用多种制作技术创建工程场景模型,展示深基坑工程复杂的施工工序和空间关系,再现基坑坍塌事故发生发展过程和贴近实际的灾难场景。研究结果表明:仿真系统成果可丰富地下工程教学、施工现场安全教育和安全监察培训的内容和形式。     

地铁人员可用疏散时间模拟

人员可用安全疏散时间是衡量公共场所安全性能的重要指标.为了能从定量风险分析的角度考察公共场所的安全疏散性能,引入蒙特卡罗模拟技术.选取天津小白楼地铁系统作为研究对象;建立极限状态方程以刻画地铁人员可用安全疏散时间;最后,通过Matlab提供的M语言编程,实现了蒙特卡罗模拟,得到了与极限状态方程相对应的概率密度函数,累加分布函数和余补累加分布函数.通过余补累加分布函数定量描述了人员在地铁火灾事故中安全逃生的概率.结果表明,蒙特卡罗模拟技术是描述同时具有参数不确定性和模型不确定性的复杂问题的有力工具.     

矿山井巷模型快速构建与突水避灾三维动态仿真

为准确规划人员最优避灾路径,以矿井现场实测数据为基础,联合Python与Blender快速生成矿山三维井巷模型,建立基于时空动态性的突水漫延仿真平台;综合考虑不同因素对巷道通行状况的影响,建立一种支持从源节点至多目标节点的前N条最优避灾路径搜索方法;调用Blender时间线功能,建立人员避灾逃生演示模型;以山东某矿为工程背景,开展矿井突水与人员最优路径避灾仿真模拟。结果表明:基于Python与Blender联合开发的矿井突水应急避灾仿真平台,可实现矿山井巷系统几何模型的快速构建;可真实模拟不同突水状态下水流漫延过程,为受灾人员规划出前N条最佳避灾路径,并可结合实时水情及时优化最佳避灾路径。     

开放空间复杂地形人员疏散模拟研究

为研究开放空间复杂地形条件下人员疏散,开发出能够模拟行人疏散的三维可视化软件系统。将复杂多变的地形分解为一系列连续变化的坡面,分析斜坡上行人受力,考虑重力影响,在经典社会力模型的基础上,提出一个改进模型。选择某气井周边居民疏散案例,运用VC++和OpenGL图形库技术初步完成整合数字高程模型(DEM)、道路网络和行人特征的三维社会力人员疏散模拟程序。最后通过实例模拟,可以明显地观察到人群的动态疏散过程以及在灾难中的拥堵行为、转向躲避行为和超越行为。应用该模型,能够实现复杂地形人员疏散三维动态模拟,并快速预测疏散时间。     

基于案例推理的大型养路机械故障诊断系统

为实现铁路大型养路机械(简称"大机")故障的智能检索和诊断,使用基于案例推理(CBR)的思路分析和设计用以实现这些目的的系统。阐述案例的表示和构建方法。提出捣固车的故障案例模型构建方法。设计捣固车故障诊断的CBR系统。给出带权值的k-近邻法的案例相似性检索方法。提出大机故障诊断智能决策系统,采用定性和定量检索相结合的方法。故障诊断系统能够进行案例的定性、定量和混合检索。用捣固车的具体故障案例,验证所设计的系统的可行性。诊断系统检索得到的故障类型与依据现场采集的数据判定的故障类型基本一致,能够进行案例调用和修改。