一种改进的CSCA+PCA化工过程异常检测技术

为了解决化工过程异常检测时因参数众多且数据庞杂而导致一些异常无法被有效检出的问题,在Brownlee的克隆选择分类算法（CSCA）基础上,通过引入主成分分析（PCA）技术,进行数据降维和数据重整,探讨了人工免疫算法在化工过程异常检测中的适用效果和技术方案,以TE过程数据作为样本进行异常检测和分类实验。结果表明,过程异常数据的规模、属性的数目对CSCA异常检测效果具有明显影响,而通过主成分分析进行数据降维之后,CSCA检测效果有所提高;进一步的数据重整之后,CSCA对过程异常分类辨识的准确率可提升到85%以上;基于CSCA+PCA的数据降维及重构之后的过程异常检测技术方案,可以获得较高的异常检测准确率,从而一定程度上为化工过程安全运行提供技术保障。     

时序数据分析的复杂化工过程异常智能溯源研究

对复杂化工过程异常工况进行智能推理溯源是实现安全关口前移、降低灾难性事故发生的有效途径。提出了一种基于Spearman-Apriori的化工过程异常智能溯源分析方法,旨在研究复杂化工过程异常工况发生的前置原因,并形成一种智能决策模型。针对化工工艺参数之间耦合性强、关联关系分析难度大的特点,引入Spearman相关系数,通过Spearman实时在线分析过程参数间的相关关系,并设置强关联阈值将Spearman相关系数分析与Apriori算法进行关联耦合,利用Apriori算法中的支持度和置信度二维挖掘各参数之间的超强关联规则。将该方法应用于合成氨工艺中合成工段的异常工况智能推溯,并选取氢氮比、管路工艺气流量、给水换热器冷凝剂流量等8个关键监测指标,研究发现氢氮比增大和给水换热器冷凝剂流量升高分别是导致合成塔入口压力超压、合成塔第一床层温度过低两组异常工况的前置原因,该分析结果与实际生产工艺相符,证明该方法可以有效地对化工过程异常原因进行推溯并筛选主要影响因素。研究为使用生产过程大数据实现化工过程异常智能溯源提供了理论基础,为进一步完善过程风险精细化管控提供了新思路。     

基于双链量子遗传算法的系统故障概率分布研究

为简化空间故障树理论中的系统故障概率分布计算方法,提出基于双链量子遗传算法计算该分布.双链量子遗传算法有收敛快、计算量小的特点;同时系统故障概率分布原有方法基于分段函数解析计算,虽可得到精确分布,但计算较为复杂,不适合现场应用.据此,给出了基于双链量子遗传算法的系统故障概率分布确定步骤,并使用该方法分析了以往系统的故障概率分布.对比于前期研究成果,得到的故障分布可以分区表示故障的变化范围,且形成的分布图更为直观,同时体现了原分布中故障概率的变化特征,进而可得到符合故障概率要求的因素范围.     

基于粗糙集与遗传算法的航空器空中相撞事故因素分析

为高效准确挖掘航空器空中相撞事故与相应事故致因因素间的规律,利用事故数据,提出一种基于粗糙集和遗传算法的分析模型。首先运用粗糙集理论对SHELL模型提供的第一层次因素进行重要性程度排序,并确定其权重;然后分析事故中各环节的具体因素,结合遗传算法对这些子因素进行约简,约简时重点考虑重要度高的主因素,确定最终的事故因素及其决策规则;最后,实例分析得出导致事故的主要因素为机组违规、管制差错与违规、气象和空域。实例分析结果表明,该模型与算法能适应航空事故数据特点,能客观描述几个主要因素与事故发生之间的关联关系。     

基于序列偏差的化工过程危险辨识

研究了化工事故中偏差连锁关系以及控制化工事故的作用连锁关系.将变化论的思想应用到HAZOP分析中,提出了一种基手序列偏差的HAZOP分析程序,用于化工过程危险辨识.在常规HAZOP分析的基础上构建序列偏差图,以此确定各个偏差的重要度,选择偏差控制策略.以某聚氯乙烯聚合工艺过程中的偏差"引发剂贮槽搅拌无"为例介绍了该方法.应用该方法认清了偏差如何发展为事故,如何选择控制策略,以预防事故发生,达到系统安全的目的.     

基于免疫机理的氯化工艺事故风险模糊评价

为预防氯化工艺安全生产事故,基于生物免疫机理,先应用仿生学方法分析了氯化安全生产事故预警体系与生物免疫系统的相似性,结合氯化生产工艺的实际情况,构建了基于抗原-抗体模式的安全生产预警体系的层次模型,并确定了各评价指标的权重。结果表明,影响较大的抗原A指标有A12(个体的防护水平)、A24(氯的毒性)、A34(暴露于危险环境);影响较大的抗体B指标有B12(应急机制的完善)、B26(反应物料比例的控制和连锁)、B29(冷却系统中冷却介质的温度)、B30(冷却系统中冷却介质的压力)。基于所构建的氯化工艺安全生产预警指标体系,结合某厂氯苯生产工艺及操作控制指标,进一步运用模糊综合评价方法,对该工艺的事故风险进行了模糊评价。结果表明,以抗原-抗体模式建立的事故风险模糊综合评价方法可操作性强、效果较好,可以提高事故的预防和控制能力,可在工艺过程的安全综合评价中广泛应用。     

基于地面反射冲击波与遗传算法的动爆超压场重建方法

通过构建动爆超压函数,建立了一种基于遗传算法的运动装药爆炸超压场重建方法。以静爆自由场超压函数为基础,增添装药运动项、冲击波壁面反射项,构建动爆地面反射超压函数。基于动爆地面反射超压函数构建遗传算法中的适应度函数,结合实测超压确定动爆参数,配合动爆超压函数重建超压场。经试验验证,本方案能够在超压测点较少的情况下有效重建动爆地面反射超压场,且重建动爆超压最大偏差低于7%。     

基于自适应神经网络的通风系统故障过程及其规律研究

首先对影响通风系统故障过程特征量进行了定义;然后通过对矿井通风系统故障过程及其改善和劣化状态的分析,建立了基于两参数的Weibull过程故障率函数,给出了系统故障过程改善和劣化的判别式;最后,基于自适应神经网络技术对通风系统的故障规律进行了仿真研究,并应用C 语言和Matlab语言强大的解算及绘图功能,求出了故障过程特征参数值,绘制了故障曲线.     

基于高斯过程机器学习算法的矿柱稳定性分析

矿柱是地下矿山支撑顶板围岩、维持采场稳定的关键结构要素。为迅速准确地判别矿柱稳定性,选取矿柱宽度、矿柱高度、矿柱宽高比、矿岩单轴抗压强度和矿柱承受载荷作为影响指标,利用高斯过程机器学习算法建立矿柱状态与其主要影响因素之间的非线性映射关系,进而提出一种基于高斯过程二元分类(GPC)的矿柱状态识别模型。结合工程实例,以40组样本数据进行训练,以10组样本数据对该模型进行检验,并与ANN和SVM进行对比。结果表明,矿柱状态识别的高斯过程模型是科学可行的,该模型具有参数自适应化获取、分类精度高、计算复杂度低等优点,还可对矿柱状态判别结果的不确定性或可信度进行定量化评价。     

安全工程专业继续教育知识讲座第三讲 化工过程安全技术的应用与发展（下）

四。本专业学科发展方向及国际发展趋势化工过程本质安全1977年英国化工安全专家科雷兹（T．A．Kletz）向英国化工协会提交的报告中,第一次提出了“本质安全”的概念,并提出了化工生产过程本质安全设计的基本原理。其核心思想是从根源上消除或减小危险,而不是依靠附加的安全防护装置或措施控制危险。本质安全设计和评价是实现化工过程安全“源头治本”的关键。从广度和深度来讲,其不仅仅是在模型中引入危险评价目标,     

基于蒙特卡洛模拟算法的化工装置失效概率估算

分别采用分析算法和蒙特卡洛模拟算法计算装置的瞬时失效概率.首先对瞬时失效概率进行理论研究,依据可靠度理论进行分析,得到瞬时失效概率理论计算公式,但此方法存在理论公式复杂以及计算误差等问题;其次利用蒙特卡洛模拟分析构建化工装置失效概率估算方法,得出利用矩阵实验室(MATLAB)运行的程序流程;最后通过实例计算某个装置的瞬时失效概率,比较分析算法和蒙特卡洛模拟算法所得结果.结果表明,蒙特卡洛算法就整体性而言是可以接受的,而且随着装置数量的增加,装置的瞬时失效概率下降速率加快,这一情况与实际相符.     

基于熵权物元可拓模型的化工工艺本质安全评价

为了准确评价化工工艺本质安全,通过分析国内外化工工艺本质安全的相关文献资料,选取可燃性、爆炸性、毒性、反应性、工艺温度、工艺压力和存储量等7个指标作为化工工艺本质安全评价指标.采用物元可拓理论和熵权法建立了化工工艺本质安全熵权物元可拓评价模型,并应用该模型对甲基丙烯酸甲酯(MMA)的3条工艺路线进行分析,结果与PIIS、ISI以及模糊综合评价等方法所得结果相吻合,表明该方法适用于化工工艺本质安全评价.     

基于FAHP的危化品企业安全标准化评价体系研究

当前危险化学品从业单位安全标准化考评工作中存在针对性不足、标准分值难把握等缺点,结合我国危化品生产储运及安全监管现状,为合理地评价危化品企业的安全标准化等级,参考现有的法律法规、技术标准和规范,提出了采用10个一级指标和44个二级指标来评价危化品企业安全管理水平,将层次分析法和模糊综合评判法有机结合,确定具有针对性的各级指标权重值,创建了一套危化品企业安全标准化评价体系.最后以某涂料企业作为该评价体系的应用实例,并对比现场考评结果进行分析.结果表明,该评价体系可行、有效,指标权重可信度高,更能真实、客观地反映不同危化品企业的安全管理水平,可为评价危化品企业的安全标准化等级提供科学、准确的参考依据.     

基于自适应遗传算法的应急物资储备库选址及物资调配优化研究

应急物资储备库是应急救援的重要载体,储备库选址是否科学合理决定着整个应急公共服务体系的成效,而传统遗传算法在研究储备库选址与物资调配相结合的问题上存在局限性。针对这一问题,从需求点及应急设施服务质量视角构建基于覆盖满意度和经济性的应急设施选址与物资调配优化模型,并根据模型设计自适应遗传算法(AGA),结合储备库实际情况采取具有方向性的初始群体生成法提高搜索速度,设计自适应交叉与变异算子使AGA能够在进化速度与解的质量之间进行权衡,并获得全局最优解。结果表明,该算法能跳出局部最优从而获得最优的选址-分配方案,可为应急管理部门和决策机构的应急设施选址规划及应急物资分配提供理论依据和决策参考。     

Safer management of process changes in chemical reactors

Nowadays many chemical industries are SMEs where multi-purpose batch or semi-batch reactors are commonly used. Vent sizing for realistic runaway scenario is not an easy task for such enterprises since they have usually few resources and use multi-purpose reactors with fast process turnovers. As a consequence these batch and semi-batch reactors are usually equipped with emergency relief systems sized once forever when the reactor is designed. This can lead to a large underestimation of the vent area in case of runaway reactions occurring when processes different from the ones considered for originally sizing the vent are carried out.The approach proposed in this work aims to identify the maximum reactor load leading to safe conditions even in case of runaway phenomena to be handled with the emergency relief system already installed (or even with a smaller vent area). This approach allows avoiding the change of the emergency relief system with a larger vent area (as required every time a new more hazardous process has to be carried out on existing reactors) at the price of lower plant productivity.     

Prevention in the chemical and process industries: Future directions

This paper presents the current trends of future-oriented prevention management in the chemical-using industry. Two concepts leading to the next generation of managing prevention within chemical industrial areas are explained and discussed. The first concept concerns integrated design-based safety and security; the second concerns the collaboration of several chemical plants to increase sustainable development of their activities and their environment.     

基于Event模型的冲突风险新算法

鉴于管制过程中对航空器冲突问题发展的研究,对经典事件模型的结构进行改进,用球形曲面间隔层代替传统的平面间隔层,结合扩展碰撞盒概率关系比计算冲突风险,提高了模板与实际航空器运行状态的切合度。并以模拟航空器飞行数据进行仿真,对改进模型的冲突风险与原模型的进行比较评估,结果表明该算法正确。     

基于风险的化工园区企业准入框架分析

目前,我国化工园区加速发展,从基于风险角度考虑企业准入化工园区的规范和流程相对滞后,导致准入化工园区的企业参差不齐,使企业在准入园区后存在较多安全隐患.针对我国化工园区发展的现状,分析了准入模型建立的必要性、准入现状和准入原则;研究思路从对准入企业的风险分析、综合指标分析和准入后企业对整个化工园区安全容量的影响着手,阐述了具体的准入模型,并对模型进行了说明.最后提出下一步研究的重点,为我国目前企业准入化工园区提供了理论依据和现实指导意义.