南京工業(yè)大學過控畢業(yè)設計開題報告2

1、畢業(yè)設計(論文)開題報告學生姓名： 金明斌 學 號： 1201100515 所在學院： 機械與動力工程學院 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 設計(論文)題目： 石化企業(yè)用煙氣輪機 的安全生產(chǎn)及管理 指導教師： 邵春雷 2014年 年 3月 月 21日開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及

2、時交給指導教師簽署意見；3“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）；4有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告1結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述1. 前言在我國石油行業(yè)，運用著大量的大型旋轉機械和往復機械設備。煙氣輪機是一種典型的旋轉機械，不僅是流化催化裂化裝置再生煙氣能量回收系統(tǒng)的關鍵設備，同時也

3、是非常重要的節(jié)能設施，它是以煙氣為工質，將工質的熱能和壓力能轉變?yōu)闄C械能的原動機，輸出的功率用來驅動軸流壓縮機及電動發(fā)電機發(fā)電，從而達到回收能量的目的。在實際生產(chǎn)中，煙氣輪機運行得好，不僅能節(jié)省大量的電力，使裝置的能耗水平大大下降，而且也保證了整個機組的安全運行，從而確保催化裂化裝置的安全生產(chǎn)。因此，對煙氣輪機設計、制造、選型、安裝、操作、維護、檢修等環(huán)節(jié)的安全研究，以及對其進行實時狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，可及時發(fā)現(xiàn)設備存在的早期潛在故障，并根據(jù)故障發(fā)展趨勢進行預測、預報，采用預知維修，具有重要的社會意義和經(jīng)濟價值。2. 煙氣輪機設計、制造、選型、安裝、操作等環(huán)節(jié)的研究煙氣輪機是用來回收催化裂化再

4、生高溫煙氣能量的專用設備，國外早已采用。75年我國也開始了煙氣輪機的研制工作。我國第一臺YL3000型煙氣輪機1是由石油部北京石油設計院負責組成的聯(lián)合設計小組設計的，由蘭州煉油廠制造的。文獻2著重從YL一2400A型煙氣輪機的氣動方案、材料特點和結構特點較詳細地介紹了該煙氣輪機的設計開發(fā)情況，煙機輪盤材料首次選用了高強度超級WasPafoy合金材料以及多項新結構的使用都是該煙氣輪機的亮點。我國繼1978年開發(fā)研制成功3000kWYL型小功率煙氣輪機之后，又相繼開發(fā)成功了600018000kW大功率雙級煙氣輪機，在全國各煉油廠得到了廣泛的應用。使用情況表明，YL型煙氣輪機性能優(yōu)良、運行平穩(wěn)、節(jié)能

5、效果十分顯著。文獻3從設計、制造、運行三方面介紹了YL型煙氣輪機的特點。催化裂化裝置是煉油行業(yè)的耗能大戶，約占煉油能耗的40%，具有用能質量要求高、能量自給率高、動力消耗大、蒸汽用量大、低溫余熱多等特點。文獻4分析了影響滄州煉油廠二套催化裂化裝置煙機節(jié)能的因素及機組的能耗特點，對節(jié)能措施進行了探討，為煉化企業(yè)的節(jié)能增效提供可靠的依據(jù)。同時文獻5針對中國石油化工股份有限公司茂名分公司第二套催化裂化裝置煙氣輪機存在的氣流沖刷催化劑堆積效率較低等問題，進行原因分析并加以優(yōu)化設計與改造，實現(xiàn)高效率和長周期穩(wěn)定運行的目標。文獻6應用英國ATE軟件公司的CFX-TASCFLOW軟件對大慶煉化分公司YL-1

6、5000A煙氣輪機內(nèi)部流場進行了數(shù)值模擬計算。通過實例計算初步了解煙氣輪機內(nèi)部流場的情況，采用可視化圖例很容易了解到問題所在，為高效葉片優(yōu)化設計提供依據(jù)。但由于輸入葉面數(shù)據(jù)已經(jīng)過優(yōu)化處理，同時加工時實際結果與設計可能有點偏差，因此，計算結果可能與現(xiàn)場運行的煙氣輪機有點偏差。3. 煙氣輪機實時狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷研究3.1. 旋轉機械故障診斷技術的發(fā)展旋轉機械故障診斷技術的發(fā)展大致可以分為四個階段7：第一階段是19世紀，當時機器本身的技術水平和復雜程度都很低，因此采用事后維修方式。第二階段是20世紀前半葉，隨著大生產(chǎn)的發(fā)展，機器設備本身的技術復雜程度也有了提高，設備故障或事故對生產(chǎn)的影響顯著增加，

7、在這種情況下，出現(xiàn)了定期預防維修方式。這期間，設備故障診斷技術處于孕育時期。第三階段是從20世紀60年代起到80年代初，隨著微電子技術、計算機技術不斷進步，數(shù)字信號處理技術得到了飛速發(fā)展，在故障診斷中出現(xiàn)了譜分析、數(shù)字濾波、時頻分析、自適應分析、小波分析等信號處理技術，使得故障信息獲取、提取和識別能力得到了質的提高，從而使故障診斷技術得到了快速發(fā)展。第四階段是進入20世紀80年代以后，隨著Hilbert-Huang變換(HHT)(包括經(jīng)驗模態(tài)分解(EMD)8，9方法)等分析方法不斷地應用于振動信號的分析以及信息網(wǎng)絡技術、Elman神經(jīng)網(wǎng)絡技術10，11等的出現(xiàn)，使旋轉機械設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

8、技術得到了新的發(fā)展。3.2. 煙氣輪機故障診斷技術的現(xiàn)狀國內(nèi)煙氣輪機故障診斷技術現(xiàn)狀主要體現(xiàn)如下：（1) 常見技術故障由于煙氣輪機工作在高溫、高轉速、多煙塵等惡劣環(huán)境下，因此故障發(fā)生率高。常見技術故障主要有：轉子失衡、轉子不平衡、轉子不對中及動靜碰摩。與此同時，煙氣輪機故障原因錯綜復雜，影響因素眾多。如，文獻12對煙氣輪機故障運行實例診斷進行了研究，根據(jù)在線監(jiān)測得到的煙氣輪機前后軸承振動時域信號，并結合瀑布圖分析、軸心軌跡分析及全息譜分析，分析了煙氣輪機轉子不平衡故障；文獻13用CAMD6100動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對機組的振動進行了測試，并對測試數(shù)據(jù)、振動頻譜和軸心軌跡等進行了全面分析；結合機組的歷史

9、狀況和結構，找出了煙氣輪機的振動超標故障的原因，提出了相應的改造措施；文獻14對含有大量水分的冷卻蒸汽與高溫煙氣相遇后在動葉表面大量聚集結焦引起的轉子不平衡故障進行了研究；文獻15對煙氣輪機振動異常的原因進行了分析并提出了建議予以處理；文獻16介紹了相位在狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷中的應用；文獻17對由于煙氣質量和蒸汽冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)異常的煙氣輪機及時監(jiān)測、分析和處理，最后成功排除了故障，解決了煙氣輪機振動問題；文獻18針對目前煙機在設計制造與運行使用中存在的一些不足進行了分析提出了提高煙機設計制造運行維護的具體建議；文獻19研制了一套適用于煙氣輪機組的在線式狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)(簡稱為ECMS)，系統(tǒng)

10、采用了實時多任務管理機制，僅用一臺微機完成了目前具有上、下位機配制的同類系統(tǒng)所完成的全部功能。投入工業(yè)運行后，取得理想效果；文獻20對煙氣輪機超溫后的安全做出了評；文獻21對離子液體Bmim6PMo9V3O40/ACF對煙氣脫硫催化劑的性能進行了研究。（2) 煙氣輪機故障診斷技術的發(fā)展趨勢目前，國內(nèi)對煙氣輪機常見故障診斷主要采用的分析方法：1) 頻譜分析法1317；2) 軸心軌跡分析法1319，22；3) 趨勢分析12；4) 時域波形分析法12；5) 相位分析法16，17；6) 全息譜分析法18，19；7) 小波分析法及倒頻譜分析23。（3) 故障機理研究據(jù)查閱文獻中國內(nèi)直接針對煙氣輪機故障機

11、理研究的文獻較少，僅文獻24研究了煙氣輪機非線性轉子軸系的油膜震蕩機理，應用非線性理論解決了因軸瓦中心標高選擇不合適引起的油膜渦動故障。旋轉機械設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術歐、美、日等發(fā)達國家處于世界先進水平，但目前專門針對煙氣輪機故障診斷技術及相關技術研究的文獻也很少見。文獻25研究了新發(fā)電廠煙氣輪機組優(yōu)化設計；文獻2628針對煙氣輪機葉片振動、應力、壽命等問題進行了研究；文獻29對催化裂化煙氣輪機結垢的原因及對策進行了研究。文獻3.3. 煙氣輪機故障診斷技術的發(fā)展趨勢隨著傳感器技術、微電子技術、計算機技術、信號分析技術、信息網(wǎng)絡技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術、模糊控制技術及模糊診斷技術等發(fā)展，將來煙氣輪

12、機故障診斷技術的發(fā)展趨勢為：（1) 監(jiān)測手段多樣化采用事后診斷方式存在明顯的不足，即使葉片被確診存在故障，此時葉片早已發(fā)生斷裂，不能及時有效地發(fā)現(xiàn)葉片故障，也不能在葉片斷裂之前實施主動維修或更換和防止重大惡性事故的發(fā)生。因此，急需開發(fā)出葉片狀態(tài)在線監(jiān)測的光測傳感器以豐富旋轉機械狀態(tài)監(jiān)測手段。（2) 故障診斷系統(tǒng)向功能模式多樣、性能穩(wěn)定可靠及高度集成智能化可實現(xiàn)遠程在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷方向發(fā)展。現(xiàn)在，第二代旋轉機械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)已經(jīng)相當成熟，應用非常廣泛。國外的產(chǎn)品主要有美國Bently Nevada Corporation (BNC)的系列產(chǎn)品、Westinghouse Electr

13、ic Corporation 的 TurbinAID、GenAID及ChemAID系統(tǒng)、法國的SMAV系統(tǒng)、瑞士的VIBRO-MRTER501系統(tǒng)以及丹麥的B&K3540系統(tǒng)等30。目前國內(nèi)直接針對煙氣輪機特點開發(fā)的在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)還極少見，例如，大連理工開發(fā)的ECMS系統(tǒng)和西安交大與科技協(xié)作開發(fā)部聯(lián)合開發(fā)的煙氣輪機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)19，30，31，33。所以，未來煙氣輪機在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)將向功能模式多樣、性能穩(wěn)定可靠、高度集成智能化可實現(xiàn)遠程在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷11，34方向發(fā)展。（3) 復雜故障機理研究盡管目前國內(nèi)外對煙氣輪機常見的故障機理已經(jīng)達成了共

14、識，但由于煙氣輪機本身結構復雜、工作環(huán)境惡劣，使其故障發(fā)生的機理十分復雜；此外，由于試驗條件等的不足，對煙氣輪機一些復雜故障還缺乏機理上的認識，有待深入研究。4. 參考文獻格式嚴格按照要求來寫。1 秦宗貴.YL3000-型煙氣輪機的制造、安裝和試運J.石油化工設備技術.1980(03)卷號？：89100.2 楊明，冀江.YL-24000A型煙氣輪機的設計與開發(fā)J.石油化工設備技術，2007，28，（04）：3234.3 方文.YL型煙氣輪機的開發(fā)和應用J.石油化工設備技術，2000，21，（02）：3033.4 唐萬增.煙氣輪機節(jié)能增效的途徑J.石油化工設備技術，2002,23，（01）：61

15、64.5 曹暉.煙氣輪機優(yōu)化設計與改造J.煉油技術與工程，2011，41，（03）卷號和期號之間不用逗號。：2933.6 李永康,冀江.煙氣輪機內(nèi)部流場的模擬計算J.石油化工設備技術，2005，25，（5）：3941.7 徐敏等.設備故障診斷手冊M.西安：西安交通大學出版社.1998.8 Wang Hongjun,Wang Hongfeng.Study on Flue Gas Turbine Fault Diagnosis Technology Based on EMD and VPRSA.The Proceedings of 2009 8th International Conference

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17、Wang,Shaohong.Research on State Prediction of Flue Gas Turbine Based on Elman Neural NetworkA.Proceedings of 2009 9th International Conference on Electronic Measurement & Instruments（ICEMI2009）Vol.3(C).Beijing,China:IEEE Beijing Section、Chinese Institute of Electronics(CIE),2009:3-10173-102011 興

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