基于案例的汽轮机智能故障诊断

发布时间：2020-08-13 15:02

【摘要】：进入二十一世纪,电能已经成为支撑社会经济发展的主要能源。目前主要还是以火力发电为主,所占比例超过70%。汽轮机作为火力发电的关键设备,其结构复杂,十分容易发生故障。一旦发生故障,应及时迅速的做出反应,避免造成更大的损失。因此,汽轮机的故障诊断具有重要的意义。电厂自投运以来,积累了大量的历史故障案例。因此,本文在历史案例的基础上对汽轮机新发生的异常事件进行相似故障案例检索。但电厂对历史案例的保存存在两种不同的方式:文本和数值信号。针对两种不同保存方式的历史案例,本文分别采用基于形式概念的案例推理方法和基于神经网络的相似度计算方法对故障进行诊断。对于文本型案例数据,首先需要将电厂保存的历史案例文本整理为具有一定结构的知识。考虑到参数之间具有较强的耦合性,本论文采用形式概念的方式对历史案例知识进行表达。与其他知识表达方式不同,形式概念不仅能表示对象与属性之间的关系,也能间接反映属性与属性之间的关系。此外,在形式概念的基础上,本论文提出了一种新的计算相似度的方法。相对于已有的基于形式概念的相似度计算方法,本方法引入了可调参数,通过调节参数的值来改变属性的权重,从而达到更精确的相似度衡量,进而提高诊断的正确率。对于数值型案例数据,其故障主要为振动故障。振动信号变化多样,直接提取其定性知识较为困难,因此本文先对振动信号进行特征提取,然后再利用神经网络和相似度计算方法对新发生的事件进行相似故障案例检索。本文讨论了两种采样频率的振动数据:低频采样数据和高频采样数据。对于低采样频率的振动数据,本文提出了一种新的数据预处理技术和一个新的统计特征。对于高采样频率的振动数据,本文利用经验模态分解的方法获取固有振动信号的能量熵作为特征。最后设计了智能故障诊断系统,包括系统方案的设计、软硬件平台的搭建、数据库设计、界面开发和故障诊断功能的实现,并对系统的功能进行了测试。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK267;TM621
【图文】：

形式概念,属性权重,相似度计算,分配图

了可调参数／ｃ，通过调节参数／ｃ的值可以改变属性的权重，从而达到更精确的相逡逑似度衡量，进而提高诊断的正确率。假定形式概念总数为５０，分别取Ａ：等于逡逑１，２，３，４，５求取属性的权重，如图２．２所示。逡逑１１Ｔ：逦＇逦＇逦＇逦＇逦＇逡逑逦ｋ＝１逡逑０９逦逦ｋ＝２邋＇逡逑？逦ｋ：３逡逑０．８－十＇＼＼逦＼逦——ｋ＝４逦＇逡逑Ｏ、逦＼逦—邋ｋ＝５逡逑０．７邋？逦士、、逦逦邋＊逡逑０．６邋■邋＼邋？逡逑ｖ＼邋＼邋＼邋＼逡逑之邋０邋５邋＿逦＼＼邋＼逦＼逦＿逡逑０．４邋－逦＼Ｎ＼邋＼逦？逡逑＼邋、、邋、逡逑Ｖ邋＼邋＾逦＼逡逑０．３邋？逦＼逦、逦、、逦＊逡逑＼邋、、逡逑０．２邋－逦Ｖ＇逦、、、逦？逡逑０．１邋－邋＇？、．、，、逦■逡逑0ｌ逦？逦＞逦＊逦１＾—逦逡逑０逦１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逡逑形式概念ｔ？数逡逑图２．２ｋ＝ｌ，２，３，４，５的属性权重分配图逡逑此外，Ｔａｄｒａｔ和Ｓｈｉ的相似度计算方法是计算新事件与形式概念的相似度，逡逑然后再根据所得到的形式概念查找相似历史案例，流程如图２．３所示。而本文提逡逑１９逡逑

流程图,案例,流程图,相似形

浙江大学硕士学位论文逦基于形式概念的相似故障案例检索逡逑出的改进算法则是直接计算新发生事件与历史案例的相似度，流程如图２．４所示。逡逑从图２．３和图２．４可以看出，改进算法后，对相似案例的检索更为简便。如果是逡逑先获取相似形式概念，再获取相似历史案例存在如下几个问题：绕弯路，既然可逡逑以直接计算得到相似历史案例，完全没有必要先计算相似形式概念再计算相似历逡逑史案例；由相似形式概念获取相似历史案例时，一个历史案例可能会被计算多次；逡逑计算效率低。逡逑历史案例集逦新发生事件逡逑逦５：逦逡逑形式背景逡逑逦Ｔ逦邋逦Ｉ逦，逡逑创建形式概｜逦逦Ｊ查找相似形逡逑念逦式概念逡逑

流程图,案例,流程图,方法

例逡逑汽轮机给水加热器中“＃１高加正常疏水调节阀阀位偏大”故障对象，对新发生的事件进行故障诊断。文中的数据来自于某电「，例信息表徶的不规范，历史案例的故障现象描述中省略了一些进的必要属性，导致无法由它所描述的现象推出它所给定的故障原合专业知识对历史案例进行了整理，提取出该故障模式下的特征的特征模式集可以被看做是部分历史案例集。逡逑进行相似度计算之前，先要创建＃１高加正常疏水调节阀阀位偏集下的概念格。先是将特征模式集（表２．２）转化为形式背景（０－１关系表），如表２．４所示。然后在形式背景的基础上，根据形式及／ｎｃ／ｏｓｅ算法创建形式概念，并将形式概念按照某种偏序关系排

【参考文献】