本文研究了国内外故障诊断技术的发展与现状,论述了浮式油轮生产储油卸油系统(FPSO)故障诊断技术的特点。以多元统计过程控制理论为基础,结合主元分析法与动态主元分析法的建模原理及故障诊断方法,建立FPSO典型生产流程故障诊断系统。应用基于主元分析的故障诊断方法对FPSO进行故障检测与诊断研究。选取FPSO油气水分离系统的18个主要过程监控变量为研究对象,通过对系统历史数据进行预处理分析,建立主元模型;利用主元模型对仿真实时数据进行故障检测,应用SPE统计法和Hotelling统计法判断系统是否发生故障;使用贡献图法实现故障分离。研究结果表明:基于主元分析的故障诊断方法可以准确地对FPSO生产过程的早期故障进行检测和诊断;SPE统计量比Hotelling统计量的检测灵敏度大;对于系统的细小扰动,动态主元分析法的故障诊断能力优于主元分析法。以动态主元分析法为故障诊断算法,以Microsoft Visual Basic 6.0和MATLAB 7.0为开发平台,以FPSO控制系统层、OPC服务器层和故障诊断系统层为系统框架,建立FPSO典型生产流程故障诊断系统。以OPCHDA技术为主,OPCDA技术为辅,OPCHDA技术与OPCDA技术相结合的方式建立历史数据模块,实现对于油气水分离系统的历史数据传输、分析和再现等功能;采用动态主元分析的故障诊断算法建立故障诊断模块,完成对于油气水分离系统的故障检测、故障识别和故障分离等工作;通过对FPSO ESD紧急切断系统的功能仿真建立故障决策模块,完成对于系统的故障报警、控制决策等操作。