电厂水汽循环故障诊断专家系统的研究

物理电气信息学院本科毕业设计1摘要故障诊断是运行人员依照运行规程、经验，根据现场情况进行判断、推理、处理的过程，它难以用精确的数学模型来描述，不可能通过传统的数学方法来求解或得到解决。以往技术人员虽然在对报警信息处理时采用了半结构化方法，但是这种人工方法速度很慢，如果对一些相关数据的发现、处理不及时就会导致系统运行不正常。鉴于上述情况，研究并开发了火电厂报警诊断专家系统，来及时、在线地对故障有关的数据进行处理，得到故障原因和操作指导，从而使系统尽快恢复正常，保证生产的顺利进行。主要工作包括三个方面：整理了故障诊断知识；使用VisualC++开发了报警诊断专家系统的平台；最后对所设计的专家系统进行维护.关键词：水汽循环故障诊断专家系统物理电气信息学院本科毕业设计2ABSTRACTDiagnosisistheprocessofoperatingpersonneljudge,inferenceanddisposalaccordingfieldconditionbyrunrulesandexperience.Itisdifficulttodescribebyprecisemathmodelandcan’tbesolvedbytraditionalmathmethod.Technicalpersonnelformerlydisposedala-rminginformationbyhalfstructuredmethod,butwhichwasslow.Therunofsystemwillbeabnormaliffindinganddisposingdatalate.Hencetheexpertsystemforalarmdiagnosisinthermalpowerplanthasbeenstudiedanddevelopedinthispaper,whichgainedthefaultreasonandoperationguideafterdealwithdataintimeandon-line.Itcanreturnnormalsystemandensurethetrouble-freeoperat-ionassoonaspossible.KEYWORDS：watervaporcircle、diagnostic、expertsystem物理电气信息学院本科毕业设计3目录第一章绪论.........................................................11.1课题的意义...................................错误!未定义书签。1.2国内外相关研究综述...........................错误!未定义书签。1.2.1故障诊断技术的研究状况...................错误!未定义书签。1.2.2专家系统在故障诊断中的应用...............错误!未定义书签。1.2.3电厂水汽循环故障故障诊断技术研究状况.....错误!未定义书签。1.3本论文的主要工作.............................错误!未定义书签。第二章专家系统理论和方法的研究.....................错误!未定义书签。2.1专家系统的基础理论...........................错误!未定义书签。2.1.1专家系统定义.............................错误!未定义书签。2.1.2专家系统特点.............................错误!未定义书签。2.1.3专家系统的主要类型及诊断型专家系统.......错误!未定义书签。2.2专家系统的基本结构...........................错误!未定义书签。2.3知识表示方法.................................错误!未定义书签。2.4.推理方法....................................错误!未定义书签。第三章电厂水汽循环故障诊断专家系统的总体设计.......错误!未定义书签。3.1系统的结构...................................错误!未定义书签。3.2系统的功能...................................错误!未定义书签。3.3系统的特点...................................错误!未定义书签。3.4系统各模块的设计方法.........................错误!未定义书签。第四章电厂水汽循环故障诊断专家系统的实现............错误!未定义书签。4.1知识库的设计................................错误!未定义书签。4.2电厂水汽循环故障诊断专家系统故障信息库的创建.错误!未定义书签。4.2.1电厂水汽循环故障诊断专家系统数据库的创建错误!未定义书签。4.2.2数据库的更新与维护.......................错误!未定义书签。4.3电厂水汽循环故障诊断专家系统推理机的设计....错误!未定义书签。4.4可视化操作界面的设计.........................错误!未定义书签。4.5解释机的设计.................................错误!未定义书签。物理电气信息学院本科毕业设计44.6离线诊断.....................................错误!未定义书签。第五章结论与展望...................................错误!未定义书签。5.1结论.........................................错误!未定义书签。5.2展望.........................................错误!未定义书签。参考文献...........................................错误!未定义书签。致谢...............................................错误!未定义书签。物理电气信息学院本科毕业设计5第一章绪论1.1课题的意义在工程技术领域，故障诊断技术一直以来对于保证设备正常运转和生产顺利进行起着重要作用。对于故障诊断技术的研究和应用,不仅具有理论价值，而且还有着十分明显的和直接的经济效益。今天随着科学技术的不断发展，工业生产中的设备日趋大型化、复杂化、高速化、自动化。这些设备上的技术进步，一方面使生产的速度、效率、容量、强度得到大幅度提高，但另一方面随之而来的由于系统停机和故障造成的损失也同步增长。这种制约关系对于故障诊断和预测技术提出了更高的要求，传统的诊断方法已不能满足这种要求了。在这种趋势下，伴随着计算机技术、人工智能技术的进步，诊断技术进入了智能化阶段。专家系统是人工智能领域中的一个重要分支，实际上它是以知识库为核心进行问题求解的计算机程序，即基于知识的智能系统。用来模拟人的逻辑思维行为，它在某一特定领域具有人类专家水平的解题能力。专家系统拥有大量的经验和专门知识，能够在较短的时间内对领域中的复杂问题得出高水平的解答。电厂水汽循环系统是一个由几个环节组成的复杂系统，由于它是一个循环系统,任何部分设备发生故障所造成的水汽质量变化都会对其他部分产生影响。所以说此系统中各个部分都有着很强的相互作用,这是进行故障诊断的主要难点之一。由于专家系统具有既定的知识库与严谨的推理程序，因此它能够胜任一些执行起来较费时，复杂度较高的工作。VisualC++是今年来在国内外广泛使用的可视化，面向对象的编程语言。电厂水汽循环故障专家系统很适合用VC++实现，用它来开发电汽循环故障专家系统有以下优点:支持面向对象技术，计算能力强，可生成友好的用户界面。1.2国内外相关研究综述1.2.1故障诊断技术的研究状况自上世纪60年代美国首先开始故障诊断技术的研究以来，故障诊断技术获得了持久的发展。目前，美国在航空航天、军事、核能等尖端技术领域的故障诊断技术处于领先地位;英国在摩擦磨损、汽车、飞机发动机检测和诊断方面的诊断技术具有领先优势;日本则在钢铁、化工、铁路等民用工业的诊断技术处于领先地位。物理电气信息学院本科毕业设计6简要回顾设备故障诊断技术近40年的发展历史，大致可以将这一过程分为两个阶段。第一阶段是以传感器技术和动态测试技术为基础，以信号处理技术为手段的常规诊断技术发展阶段。第二阶段是以人工智能技术为核心的智能诊断技术发展阶段。这一阶段，对诊断技术的研究不再离散地进行，而是从知识的角度出发，系统地研究诊断技术与诊断过程的每一步，包括从信息的检测到特征抽取、状态识别到故障分析、干预决策到维修计划都实现知识的引导，使诊断技术不仅为某领域少数专业人员所掌握而成为一般人员也能使用的工具。人类专家的知识，包括领域的专业知识和各种问题求解的方法、策略，在诊断过程中起着主导作用。在这一阶段，诊断技术研究内容与实现方法已发生了重大的变化，诊断过程的知识化使得人们致力于研究知识的获取、表达与组织、推理方法、诊断模型以及诊断策略，建立基于知识的设备诊断技术理论体系和开发智能诊断系统[1]。1.2.2专家系统在故障诊断中的应用专家系统在故障诊断领域的应用非常广泛，长期以来，在航空、航天、电力、机械、化工、船舶等许多领域，故障检测与诊断技术与专家系统相结合，使工程的安全性与可靠性得到保证。故障诊断专家系统除了具备专家系统的一般结构外，还具有自己的特殊性。它具有如下特点:(1)知识可以从类似机器和工作实际、诊断实例中获取，即知识来源比较规范;(2)诊断对象多为复杂的、大型的动态系统，这种系统的大部分故障是随机的，普通人很难判断，需要通过讨论或请专家来进行诊断。但对于一些新型机器，可能无处获得诊断知识;或者对于非定型生产的机器，其工作特性和常用机器相比差异很大，知识获取也十分困难。而专家系统恰恰适用于复杂的、知识来源规范的大型动态系统，它可以汇集众多专家的知识，进行分析、比较、推理，最终得出正确的结论。现场技术人员可以充分利用各种信息和症兆，在计算机系统的帮助下有效地解决工程实际问题，这也是故障诊断专家系统近年来成为热门研究课题的原因。1.2.3电厂水汽循环故障故障诊断技术研究状况目前，国内外在电力系统中已应用专家系统的领域主要有:规划与设计、电压与无功功率控制、静态与动态安全分析、警报处理与故障诊断、电力系统的恢复、电力系统短期负荷预报、电力系统规划、电力系统辅助教学、配电系统的负荷调整、运行规划、电力系统的继电保护、维护调度等方面。专家系统在电力系统警报处理、故障诊断及恢复控制领域的应用已比较成功，而在其它领域则尚属初步，应用实例不多。可以预料，专家系统在电力系物理电气信息学院本科毕业设计7统的应用会越来越受到重视。专家系统在火电厂的应用不像它在电力系统中应用的那样广泛。但它在火电厂中应用发展的潜力是很大的。目前，火电厂中开始应用专家系统的领域主要有:性能监视、故障诊断、过程控制等。许多专家系统已研制成功，如美国西屋公司的汽轮机发电机组故障诊断专家系统，BattelleLabs研制的电厂腐蚀监测专家系统，Sargent&Lundy公司研制的电厂化学分析专家系统，美国电力科学研究院的电厂热耗专家系统、清洁燃烧与质量管理专家系统、预测性维修指导专家系统、电厂控制专家系统、凝汽器与加热器专家系统等。专家系统从本质上讲是一种高级的程序开发技巧，专家系统在某一领域能否取得很大的成功，主要取决于能否获取高质量的知识、专家系统工具的性能(运行速度及与数值程序的交互能力等)、知识库的维护是否方便以及人机接口的友好程度等。如果能将有关火电厂运行的专家经验知识成功地表达成适合于专家系统处理的知识形式，专家系统在火电厂中的应用是会取得成功的，因为在原理方面