安全工程信息化技术应用工程实例课件

1、安全工程信息化技术应用-工程实例2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例实例一 安全监测系统本章目录安全工程信息化技术应用工程实例主要内容1、多源数据采集与预处理模型2、泵机组与管道的工况耦变规律研究3、基于耦合分析的管道泄漏检测方法研究4、基于耦合分析的机组故障监测与精确诊断方法5、实时数据驱动的远程安全预警模型2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例1、多源数据采集系统结构在线数据采集系统采样频率慢（1KHz）间歇性采集振动数据（受传感器种类限制）适用于：管道泄漏检测、机组故障监测、安全预警过程适用于：机组精确故障诊断过程2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例2、

2、在线数据采集系统构建硬件：SCADA系统数据采集终端（PLC）软件：基于OPC的远程数据采集技术OPC是一个工业通讯标准，它建立了一组符合工业控制要求的数据接口规范，能够解决上位机和不同硬件设备间的远程通讯问题。OPC协议泵站PLC及机柜面板OPC数据通讯技术通讯速率快可靠性高2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例服务器端 客户端（CS模式）OPC服务器 (OFS 3.0 )OPC.Net 自动化接口2、在线数据采集系统构建2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例3、离线数据采集系统中国石油大学（北京）自主开发的EDES-4型数据采集系统振动信号测点布置图采集系统软件采集系统

3、硬件2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例4、机组故障监测SCADA系统故障监测功能是对实时状态量的简单阈值判断，实现不了对机组隐含故障的监测，并且存在误报警的现象。SCADA系统工艺参数截屏现场SCADA系统带有机组故障监测功能SCADA系统报警参数表2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例5、HAZOP分析的安全知识库构建安全知识元创建工艺参数节点根据过程参量的数据类型来划分2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例6、远程安全预警模型2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例6、软件介绍设计开发了“泵机组与管道故障诊断与安全预警”系统软件，并应用到了中石化东

4、临复线原油管道安全生产中。2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例7、数据库表结构设计2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例8、系统软件实现OPC数据采集与预处理子系统2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例8、系统软件实现主要功能子系统管道泄漏检测页面机组故障监测页面机组故障精确诊断页面远程安全预警页面2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例历史数据查看器8、系统软件实现辅助功能页面实时数据查看器全线设备运行状态查看器软件配置功能页面2022/7/27安全工程信息化技术应用工程实例实例二 模拟与仿真16本章目录安全工程信息化技术应用工程实例1、安全阀在正常工

5、况下偶尔异常开启； 3、液位计振动幅度较大，使部分构件产生严重压痕； 4、注油无缝钢管在高频小振幅振动下曾经引起过断裂； 5、压缩机组在850转/分工况下振动特别剧烈，目测感觉非常危险，该振动可能 导致地脚螺栓崩断。 故障表现形式：2、一级排气与二级进气口连接处振动引起连接螺栓松动，造成严重的安全隐患； 安全工程信息化技术应用工程实例基础知识1排气阀 2气缸 3活塞 4活塞杆 5十字头 6连杆 7曲柄 8吸气阀 9阀门弹簧 组成机体传动机构压缩机构润滑冷却组成故障形式诊断方法结构排气量不足压力异常温度异常热力故障异常响声振动过热机械故障 参数监测 温度监测 介质金属法 振动信号分析法 油液分析

6、 安全工程信息化技术应用工程实例-19-*仿真诊断总体方案设计大张坨压缩机照片压缩机模型经过现场测绘及贵公司提供的材料，对压缩机整机建模如下：安全工程信息化技术应用工程实例-20-*仿真诊断总体方案设计3号洗涤罐4号洗涤罐1号洗涤罐2号洗涤罐1级进气缓冲罐1级出气缓冲罐2级进气缓冲2级出气缓冲罐3级进气缓冲罐3级出气缓冲罐安全工程信息化技术应用工程实例-21-*基于固有特性分析的压缩机减振研究网格单元：Solid45弹性模量：2.1E11Pa泊 松 比：0.3密 度：7800kg/m3单 元 数：683469节 点 数：204681安全工程信息化技术应用工程实例-22-*基于固有特性分析的压缩

7、机减振研究零位移：44个地脚螺栓 进出气口管道截面阶数一阶二阶三阶四阶五阶六阶七阶八阶九阶十阶频率（Hz）27.6732.0243.0648.9969.0470.6973.0179.8785.8988.35压缩机前10阶固有频率 压缩机整机的各阶固有频率都比较低，一阶频率只有27.67Hz，这与往复式压缩机的激振频率900/60=15Hz接近。因此曲轴的转动很容易激发压缩机整机产生共振。并且由于前十阶频率都与激振频率相差不大，所以压缩机整机的振动表现为各低阶振型的叠加。安全工程信息化技术应用工程实例一阶模态位移云图七阶模态位移云图十阶模态位移云图 压缩机的振型主要表现为洗涤罐的振动，而液位计位

8、于洗涤罐之上，所以其振动很大。 大张坨储气库现场调研结果：往复式压缩机工作时，洗涤灌振动比较剧烈，液位计目测振动很大。基于固有特性分析的压缩机减振研究安全工程信息化技术应用工程实例-24-*基于固有特性分析的压缩机减振研究整机振动最大位移出现在洗涤罐及缓冲罐安全工程信息化技术应用工程实例-25-*基于固有特性分析的压缩机减振研究洗涤罐支架尺寸图安全工程信息化技术应用工程实例-26-*阶数一阶二阶三阶四阶五阶六阶七阶八阶九阶十阶支架模型频率（Hz）28.0437.2246.2564.3769.4070.5470.5972.6980.0786.13正常模型频率（Hz）27.6732.0243.06

9、48.9969.0470.6973.0179.8785.8988.35两种压缩机模型的模态频率对比 压缩机的振动主要是由低价固有频率决定，添加洗涤罐支撑后其低阶固有频率明显提高（1-4阶）。低阶固有频率的提高意味着可以使压缩机远离共振区，从而达到减小振动的目的。基于固有特性分析的压缩机减振研究安全工程信息化技术应用工程实例-27-* 未添加支架的压缩机一阶振型中的最大位移为2.34cm，添加支架后的压缩机一阶振型中的最大位移为2.27cm，最大位移均出现在3级进气洗涤罐上，洗涤罐增加支架后的一阶最大位移降低了2.9%；三阶振型最大位移由4.1cm降低到3.6cm，降低了10.9%。因此压缩机洗

10、涤罐增加支架后能有效的降低洗涤罐的振动。支架模型一阶振型支架模型三阶振型正常模型一阶振型正常模型三阶振型基于固有特性分析的压缩机减振研究安全工程信息化技术应用工程实例-28-*压缩机整机瞬态动力学分析压缩机瞬态动力学的载荷施加曲轴的支反力地脚螺栓约束气缸内的交变压力安全工程信息化技术应用工程实例-29-*关键部件易发生故障部位静力分析 曲轴结构复杂，工作受力情况复杂，曲轴承受着周期性变化的气体力，往复运动质量惯性力，旋转运动离心力的共同作用，对曲轴进行静力学分析，分析曲柄轴在受压下曲轴对位移、应力、应变情况，分析故障部位和原因。 分析模型采用体单元SOLID95进行网格划分，曲轴单元数2002

11、8，节点数30693。材料属性参数为E=2.11011Pa，=0.3，=7800kg/m3，有限元模型如下图所示。 安全工程信息化技术应用工程实例-30-* 通过以上分析可知在曲柄轴受压工况下，曲柄轴与曲柄的连接处应力、应变集中，是曲轴承载力最明显的位置，这个位置即为曲轴最容易出现裂纹的地方。根据以往压缩机曲轴裂纹故障发生位置可证明此分析与实际情况相符。关键部件易发生故障部位静力分析安全工程信息化技术应用工程实例实例三 天然气管道泄漏监测系统31本章目录安全工程信息化技术应用工程实例长输天然气管道泄漏检测系统数据获取方法研究多源信息融合技术研究多线程分析模型建立数据库技术研究系统封装及发布前期

12、仿真在线测试SCADA系统状态参数主线程分析线程存储格式存储内容可执行文件音波数据音波波速修正管道状态分析信息查询数据维护计算时间差泄漏定位公式泄漏工况正常工况报警定位主界面提示天然气管道泄漏监测系统2.3.4 安全管理信息系统的应用*32安全工程信息化技术应用工程实例音波数据采集器公共参数2.3.4 安全管理信息系统的应用*33安全工程信息化技术应用工程实例*34 多源信息综合分析界面 2.3.4 安全管理信息系统的应用安全工程信息化技术应用工程实例*35字段含义字段含义InP进站压力InT进站温度OutP出站压力OutT出站温度InF进站流量进站密度OutF出站流量OutD出站密度InA_O进站音波原始信号电压（mv）OutA_