系统级故障不用凭经验判断？

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       在工业领域，热流体系统有着广泛的应用，比如液压系统、液化气的传输与运输加注系统、暖通系统等。这些系统大多很复杂也很庞大，一旦出现局部故障，很容易导致很危险的后果，却不容易察觉，往往需要有经验的工程师根据监控结果来判断故障的大小和所在位置。
       快速发现故障、快速定位故障位置、准确判断故障的严重程度，这些现场应急处理，对工程师的经验和业务熟练程度有非常高的要求，不可避免地存在可靠性差、误判率高等问题。
       对此，已有相关科研院所开始采用实时同步模拟技术，来解决加注过程中的上述问题。
       首先，建立一套加注系统的一维系统模型并完成模型的校核。建模过程中，需要针对常用的介质和零部件（如液化气、自增压储箱、汽化器等），直接输入物理方程来定制专用的零部件。对于系统中各零部件的流阻、换热特性等，通过已有实验数据的标定，确保模型的准确性。
       基于标定过的加注系统模型，即可模拟不同的工况及多种故障的反应。工况和故障的模拟完全在普通的计算机上即可完成，比实际的试验更高效，也更安全。根据大量的模拟结果，总结规律，结合实际工作中积累的数据，即可建立加注系统的故障模型库，并对故障过程形成系统故障树，作为后续故障诊断和归零的基础。
       在实际的加注现场，则将加注系统模型直接运行在实时仿真机上，与实际加注过程实时同步进行模拟。对加注系统模型和实际的加注系统，同步发送相同的工序指令，并实时监测系统中的关键参数，如压力、温度等。如果实际过程正常进行，则会与实时模拟结果不相上下；一旦实际加注过程中某个环节出现故障，则该环节之后的关键参数值会偏离实时模拟的结果，从而能够直接判断出故障的位置等。根据二者的偏离程度，结合已有的工程经验，则能够较准确地判断故障的严重程度。因此，工程师可以快速定位故障位置并依据故障树进行高效排故，同时不影响试验的正常开展。
       加注系统的实时同步模拟模型主要由加注系统模型、实时仿真系统、数据处理及应用数据库软件、系统集成设备等组成。考虑到模型定制的通用性和便利性，系统模型采用Dymola进行；由于系统复杂，在实时仿真中，系统模型拆分运行在ConCurrent仿真机的多个核上并行计算。下图为部分工序中输送管路某位置流量数据的标定情况，显示出实时同步模拟模型能够满足离线故障模拟、实时监测对比等的精度需求。
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