PDF《船用核动力冷凝器故障诊断专家系统》

第32卷第1期2005年1月应用科技Applied Science and Technology V01.

32.№.1 Jan.2005 文章编号:1009―671X(2005)01―0035―03 船用核动力冷凝器故障诊断专家系统 陈志辉,夏虹,刘邈 (哈尔滨工程大学动力与核能工程学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:对船用核动力冷凝器的故障特征进行了分析,并据此建立了诊断专家系统.讲述了冷凝器的典型 故障特征,并根据专家的经验及理论知识建立了知识库.针对故障的特点,专家系统采用了不确定性知识表示 方法,推理机采用了双向推理机制.用Visual Basic6.0编制了专家系统程序.该系统对典型故障进行了诊断,得 到了预期的效果. 关键词:冷凝器;

故障诊断;

专家系统 中图分类号:TP391.9文献标识码:A Expert system of fault diagnosis for condenser of nuclear turbine CHEN Zhi―hui,XIA Hong,LIU Miao (School of Power and Nuclear Enengy Engineering,Harbin Ensnaring University,Harbin 150001,China) Abstract:By analyzing the fault features of the condenser of nuclear turbine,the diagnosis ES(Expert Sys― tern)was established.According to the experience of the expert and theory knowledge,the knowledge Base was founded.To the fault features,the post production system was applied to the diagnosis ES,and the CF (Certainty Factor)was used to present the uncertainty of knowledge.Double―wards search was used in the Reasoning Machine.It chooses Visual Basic6.0 language to program the Diagnosis ES.The results of diag― nosing the model faults by this system are satisfactory. Keywords:condenser;

fault diagnosis;

ES(expert system) 冷凝器是船用核动力装置的一个重要辅助设 备,其工作情况的好坏直接影响到机组的安全和 经济运行,因此对冷凝器的运行状态的监测与诊 断对于船用核动力冷凝器来说就显得十分重要. 随着计算机的快速发展,作为人工智能中最为活 跃一个分支――专家系统(expert system),其充 分利用领域专家经验知识的特点备受关注.专家 系统在故障诊断方面有非常成功的应用uJ,如电 话电缆维护专家系统ACE、诊断和排除内燃机故 障的DELTA系统等,因此可将专家系统应用于 船用核动力冷凝器进行故障诊断来降低人员因素 所造成的影响,可以在故障的初始阶段发出警告, 提示运行人员及时采取措施,排除故障,以免造成 更大的损失. 冷凝器的故障信息 冷凝器的故障复杂多样,在实际运行中每次 故障所表现出的故障现象并不完全相同,这就要 求根据具体f青况并根据专家的经验及理论知识确定 故障信息,通过对冷凝器的故障乜1进行分析得到如 下故障信息(在此仅列举了几个典型的故障). 1)循环水泵严重故障 循环水泵严重故障主要包括:冷却水进口压 力降低,循环水泵电流大幅下降或摆动,循环水泵 出口压力大幅下降或摆动,冷却水流量大幅降低, 真空度急剧下降. 2)冷凝器满水 冷凝器满水时,水位升高,冷却水温升减小, 真空度急剧下降,抽气口抽出的空气与冷却水进 口温度之差增加,凝结水泵电流增加. 1丽瓢孺亿獗万可F忑F 作者简介:陈志辉(1979一),男,硕士研究生,主要研究方向:核动力装置控制与测试、故障诊断 万方数据 ・36・ 应用科技第32卷3)冷凝器部分铜管堵塞 真空度缓慢下降,冷凝器端差增加,冷凝器水 阻增加,抽气器抽出的空气温度与冷却水温度之 差增加,冷却水进口压力升高,冷却水进出口压差 增加,冷却水温升增加. 4)凝结水泵工作不正常 凝结水泵工作不正常表现有:真空度缓慢下 降,冷凝器端差增加,凝结水位升高,凝结水过冷 度增加,凝结水泵出口压力下降,凝结水泵电机电 流减小. 由上面的描述可以得出以下的特点: (1)同一故障表现出多种不同的故障特征i (2)同一故障特征现象可能由不同的故障所 引起;

(3)由以上两点可看出,对于故障诊断,每个 故障特征现象对一个故障的诊断所做的贡献是不 一样的,例如,对循环水泵严重故障来说循环水泵 电流大幅下降或摆动的特征现象,通过实际的经 验可知,其由循环水泵严重故障引起的可能性很 大,因此其对循环水泵严重故障的诊断所作的贡 献就大;

而对于真空度急剧下降则可由多种故障 引起,因此其对循环水泵严重故障的诊断所作的 贡献也就较小.

2 知识的表示及推理 针对冷凝器故障信息的分析,可以看出如果简 单的用if.-.…then……的规则表示方法将不能体现 每个故障特征信息对某特定故障的诊断所作的贡 献的大小,即,简单的if...…then……结构不能表示 规则具有的不确定性,因此引入确定性因子. 确定性因子CF是信任与不信任二者差: CF(H,E)=MB(H,F)一』忉(H,E)(1) 其中,H是假设结论,E是证据,CF是由证据E 得到假设F的确定性因子;

MB是由证据E得到 假设H的信任增加测度;

MD是由证据E得到假 设H的不信任增加测度;

确定性因子是把信任和不信任组合成单个数 字的一种方式. -用概率来定义信任与不信任的测度为 MB(H,E)= f1 如果P(H)=1 ,^、 1型盟m等ax 1街0鸳铲否则_引ll,l―P(H) "". MD(H,E)= f

1 如果P(H)=0 1趔业崭游瓒胖酬'13)min

0 H ( 【1, i―P( ) "". 式中:max[1,O]总取1,min[1,0]总取O,之所以 这样写是为了体现MB和MD问的一种形式对 称性.脚和MD公式之问的不同之处只是把 max替换为min,反之亦然. 确定性因子CF是指基于某些证据的假设的 纯信度.确定性因子允许一个专家在无须设定一 个值给不信任的情况下去表达一个信任.确定性 因子是定义在区间一1≤CF(H,E)≤+1上,其中0表示没有证据. 对于规则前件为组合证据的确定性的基本表 达式规则u1如表1所示. 表1 组合前件证据的确定性的基本表达规则 证据,E 前件确定性 E1 ANDE2 roan[CF(H,E1),CF(H,E2)] E1 OR E2 rllax[CF(H,E1),CF(H,E2)] NoT E ―CF(H,E) 而对于两个规则具有相同的规则后件的组合 规则的确定性因子可通过如下定义的确定性因子 的组合函数(combining function)来计算: CFC.Ⅷ眦(CFl,CF2)= f CFl+CF2(1一CFl),CF,和CF2都大于0 {再m矗in筹CF‰CF,CFl・CF: