基于在線監(jiān)測的水輪機(jī)故障預(yù)診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)控制領(lǐng)域，更具體地涉及水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)故障診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，在水力發(fā)電機(jī)組中，機(jī)械振動(dòng)是威脅水電機(jī)組安全生產(chǎn)運(yùn)行的一個(gè)核心關(guān)鍵因素。水電機(jī)組的振動(dòng)往往是機(jī)械、電氣、水力三方面因素共同作用引起，振動(dòng)機(jī)理相對(duì)復(fù)雜。機(jī)組的振動(dòng)、擺度也會(huì)由于設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行等方面的原因引起，不可能完全避免和消除?？傊?，一般振動(dòng)不會(huì)對(duì)機(jī)組造成危害，但是嚴(yán)重超過允許值，尤其是長期的超過，就會(huì)對(duì)機(jī)組造成嚴(yán)重的影響。
[0003]目前，多數(shù)診斷技術(shù)都是基于專家系統(tǒng)，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析診斷，無法針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)做出診斷并發(fā)出預(yù)警，本申請?zhí)岢隽艘环N實(shí)時(shí)診斷方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種基于在線監(jiān)測的水輪機(jī)故障預(yù)診斷方法，屬于水輪機(jī)的實(shí)時(shí)診斷方法，解決了傳統(tǒng)診斷方法無法進(jìn)行在線診斷的問題。
[0005]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案。
[0006]一種基于在線監(jiān)測的水輪機(jī)故障預(yù)診斷方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]步驟1:通過在線監(jiān)測裝置實(shí)時(shí)采集水輪機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括水輪機(jī)上機(jī)架X向、Y向振動(dòng)值及幅值、上導(dǎo)X向、Y向擺度值及幅值、水導(dǎo)X向、Y向擺度值及幅值、轉(zhuǎn)速、機(jī)組負(fù)荷、機(jī)組甩負(fù)荷信號(hào)、機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)信號(hào)；
[0008]步驟2:對(duì)步驟I實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行如下預(yù)處理:
[0009]按照水電站站號(hào)、水輪機(jī)機(jī)組號(hào)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的id號(hào)將采集到的數(shù)據(jù)值保存到數(shù)據(jù)列表中；
[0010]按照Value>Va對(duì)采集到的數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果得到診斷條件標(biāo)識(shí)值ans，并將診斷條件標(biāo)識(shí)值ans保存到數(shù)據(jù)列表中，其中，value為采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值，va為對(duì)應(yīng)某類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)所預(yù)設(shè)的報(bào)警值，ans為診斷條件標(biāo)識(shí)值，取值為O或1，0表示value<va, I 表不 value>va ；
[0011]步驟3:首先根據(jù)運(yùn)行人員和專家經(jīng)驗(yàn)，建立知識(shí)庫，該知識(shí)庫包括診斷條件具體內(nèi)容、診斷結(jié)果、故障分析、處理建議及規(guī)則號(hào)，利用步驟2中診斷條件標(biāo)識(shí)值ans所對(duì)應(yīng)具體描述作為故障分析的內(nèi)容，處理建議是針對(duì)該故障的處理措施，每條知識(shí)均包含上述內(nèi)容；然后，根據(jù)步驟2所得到的診斷條件標(biāo)識(shí)值，采用基于推理規(guī)則的邏輯推理方法進(jìn)行故障診斷，其基本形式如下:
[0012]當(dāng)A AND B AND C AND……，則得到故障診斷結(jié)果R ;其中A，B，C……均為基于步驟I所采集的各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值通過步驟2與對(duì)應(yīng)類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)所預(yù)設(shè)的報(bào)警值相比較所得到的診斷條件標(biāo)識(shí)值，即步驟2中的診斷條件標(biāo)識(shí)值ans，其中，AND表示各診斷條件標(biāo)識(shí)值之間的邏輯關(guān)系為“與”，R表示最終故障診斷結(jié)果，即當(dāng)通過各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)得到的診斷條件標(biāo)識(shí)值不都是I表示診斷結(jié)果為無故障，當(dāng)通過各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)得到的診斷條件標(biāo)識(shí)值均為I表示診斷結(jié)果為故障。
[0013]例如:步驟I中的上機(jī)架振動(dòng)X向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過步驟2的判斷得到相應(yīng)的診斷條件標(biāo)識(shí)值A(chǔ)，A為I時(shí)表示超標(biāo)，A為O時(shí)表示正常。將對(duì)應(yīng)診斷條件標(biāo)識(shí)值的描述作為故障分析的內(nèi)容，如:上機(jī)架X向振動(dòng)值超標(biāo)；并提出指導(dǎo)意見作為處理建議，如:請檢查上機(jī)架螺栓是否松動(dòng)。
[0014]步驟4:經(jīng)過步驟2的數(shù)據(jù)處理及步驟3的故障診斷后，獲取診斷結(jié)果、故障分析以及處理建議后，將診斷結(jié)果、故障分析以及處理建議通過人機(jī)界面顯示，可查詢所采集的水輪機(jī)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，將所述診斷結(jié)果、故障分析以及處理建議存儲(chǔ)為診斷報(bào)告，并記錄診斷時(shí)間；最后，該條推理規(guī)則的邏輯關(guān)系同時(shí)在人機(jī)界面顯示。
[0015]如上所述，是該診斷預(yù)診斷方法基本過程，該方法的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0016]1.在線監(jiān)測，實(shí)時(shí)診斷:通過采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)診斷，并繪制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線和歷史數(shù)據(jù)曲線；
[0017]2.知識(shí)庫便于維護(hù):以XML形式保存知識(shí)庫，可以隨時(shí)進(jìn)行知識(shí)的添加、修改和刪除；
[0018]3.診斷結(jié)果查詢方便:診斷方法最終輸出診斷報(bào)告，以文本形式保存，內(nèi)容包括診斷判據(jù)、診斷結(jié)果、故障分析、處理建議以及診斷時(shí)間(可以精確到秒)；
[0019]4.人機(jī)界面內(nèi)容豐富:人機(jī)界面不僅顯示了診斷結(jié)果、結(jié)論分析、處理建議、診斷邏輯，并可以監(jiān)測數(shù)據(jù)、查詢實(shí)時(shí)曲線及歷史曲線。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的數(shù)據(jù)流程及故障預(yù)診斷流程示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)介紹。圖1所示為診斷數(shù)據(jù)采集及診斷流程圖。
[0022]步驟1，根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用服務(wù)的需要可以通過振擺監(jiān)測裝置采集水輪發(fā)電機(jī)組的各監(jiān)測通道的振動(dòng)樣本數(shù)據(jù)，然后通過專用的裝置和定制的驅(qū)動(dòng)程序獲取振擺裝置產(chǎn)生的樣本數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各振動(dòng)通道樣本數(shù)據(jù)接入實(shí)時(shí)庫，主要為:輪機(jī)上機(jī)架X向、Y向振動(dòng)值及幅值、上導(dǎo)X向、Y向擺度值及幅值、水導(dǎo)X向、Y向擺度值及幅值；并采集其它相關(guān)數(shù)據(jù):轉(zhuǎn)速、機(jī)組負(fù)荷、機(jī)組甩負(fù)荷信號(hào)、機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)信號(hào)。
[0023]步驟2，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。首先，故障診斷模塊將從實(shí)時(shí)庫獲取由振擺裝置采集到的樣本數(shù)據(jù)，獲取方法是:建立對(duì)應(yīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的模型文件，該文件的格式為XML，內(nèi)容有:對(duì)應(yīng)水電站的廠站號(hào)、電站名稱及機(jī)組號(hào)，所采集數(shù)據(jù)點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)id、點(diǎn)名、描述、數(shù)據(jù)值及數(shù)據(jù)讀取次數(shù)，以“stat1n name”字段表示水電的名稱，對(duì)應(yīng)“id”為廠站號(hào)；W“hydroturbinename”表示水輪機(jī)組名稱，對(duì)應(yīng)“id”為機(jī)組號(hào)；以“PropItem name”表示樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)的名稱，對(duì)應(yīng)“id”表示該點(diǎn)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)id號(hào)，“cValue”表示該數(shù)據(jù)點(diǎn)的報(bào)警值或限定值，“flag”則是該數(shù)據(jù)讀取次數(shù)的標(biāo)識(shí)。通過監(jiān)控平臺(tái)提供的實(shí)時(shí)庫訪問接口，根據(jù)廠站號(hào)、機(jī)組號(hào)、點(diǎn)號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)按照模型文件的內(nèi)容保存到數(shù)據(jù)列表中，同時(shí)包括該點(diǎn)的點(diǎn)名、描述及數(shù)據(jù)值。
[0024]獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，首先通過診斷模塊提供的接口將數(shù)據(jù)上送到人機(jī)界面顯示(顯示的內(nèi)容包括點(diǎn)名、描述、實(shí)時(shí)值、報(bào)警值)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，按照value>va對(duì)采集到的步驟I所述數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果定義診斷條件標(biāo)識(shí)值ans，若value〈va，ans值為0，value>va, ans值為1，并將ans值保存到數(shù)據(jù)列表中，其中value為采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值，va為報(bào)警值，供推理機(jī)獲取使用。
[0025]步驟3，首先根據(jù)運(yùn)行人員和專家經(jīng)驗(yàn)，建立知識(shí)庫，該知識(shí)庫包括診斷條件具體內(nèi)容、診斷結(jié)果、故障分析、處理建議及規(guī)則號(hào)，將步驟2中診斷條件標(biāo)識(shí)值ans所對(duì)應(yīng)具體描述作為故障分析的內(nèi)容，處理建議是針對(duì)該故障的處理措施，每條知識(shí)均包含上述內(nèi)容；
[0026]然后，利用步驟2中獲得的診斷條件標(biāo)識(shí)值ans，進(jìn)行故障診斷，具體過程如下所述:
[0027]1.首先定義一組前提條件標(biāo)識(shí)的中間變量，利用數(shù)據(jù)預(yù)處理后得到的列表，讀取前提條件標(biāo)識(shí)“ans”的值，并賦給中間變量；
[0028]2.利用前提條件中間變量進(jìn)行推理組合，形成推理規(guī)則，并定義和記錄規(guī)則號(hào)，然后利用該規(guī)則號(hào)通過Java代碼編寫的接口函數(shù)獲取知識(shí)庫中對(duì)應(yīng)該規(guī)則號(hào)的那一條知識(shí)的內(nèi)容，若能夠完整的獲取一條知識(shí)的內(nèi)容則完成一次診斷，若通過該規(guī)則號(hào)無法獲取知識(shí)庫中的內(nèi)容，則提示進(jìn)行知識(shí)補(bǔ)充，并返回?cái)?shù)據(jù)獲取，進(jìn)行下一次診斷；
[0029]3.完成一次診斷后，通過讀取系統(tǒng)時(shí)間，來確定發(fā)生故障的時(shí)間，并記錄存儲(chǔ)該時(shí)間；
[0030]步驟4，經(jīng)過上述3個(gè)步驟后，將會(huì)得到診斷結(jié)果、故障分析、處理建議，通過推理機(jī)提供的人機(jī)交互接口函數(shù)將診斷結(jié)論、故障分析、處理建議上送至人機(jī)界面顯示，同時(shí)顯示該條規(guī)則的邏輯關(guān)系，該邏輯關(guān)系是通過接口函數(shù)讀取知識(shí)庫中對(duì)應(yīng)的各個(gè)診斷條件內(nèi)容、診斷結(jié)果，將診斷條件按照推理規(guī)則邏輯“與”的關(guān)系進(jìn)行組合顯示，與“數(shù)據(jù)獲取”階段送至的人機(jī)界面的數(shù)據(jù)共同組成最終人機(jī)界面，并可查詢診斷數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線；然后，將步驟3中記錄的診斷結(jié)果、故障分析、處理建議、診斷條件描述以及所記錄的故障發(fā)生時(shí)間，保存在指定的文本文件中，作為診斷報(bào)告。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于在線監(jiān)測的水輪機(jī)故障預(yù)診斷方法，所述方法包括以下步驟: 步驟1:通過在線監(jiān)測裝置實(shí)時(shí)采集水輪機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括水輪機(jī)上機(jī)架X向、Y向振動(dòng)值及幅值、上導(dǎo)X向、Y向擺度值及幅值、水導(dǎo)X向、Y向擺度值及幅值、轉(zhuǎn)速、機(jī)組負(fù)荷、機(jī)組甩負(fù)荷信號(hào)、機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)信號(hào)； 步驟2:對(duì)步驟I采集的水輪機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行如下預(yù)處理: 按照水電站站號(hào)、水輪機(jī)機(jī)組號(hào)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的id號(hào)將采集到的數(shù)據(jù)值保存到數(shù)據(jù)列表中； 按照value>va對(duì)采集到的數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果得到診斷條件標(biāo)識(shí)值ans，并將診斷條件標(biāo)識(shí)值ans保存到數(shù)據(jù)列表中，其中，value為采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值，va為對(duì)應(yīng)某類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)所預(yù)設(shè)的報(bào)警值，ans為診斷條件標(biāo)識(shí)值，取值為O或I，O表示value〈va，I表不 value>va ； 步驟3:根據(jù)運(yùn)行人員和專家經(jīng)驗(yàn)，建立知識(shí)庫，該知識(shí)庫包括診斷條件具體內(nèi)容、診斷結(jié)果、故障分析、處理建議及規(guī)則號(hào)，利用步驟2中診斷條件標(biāo)識(shí)值ans所對(duì)應(yīng)具體描述作為故障分析的內(nèi)容，處理建議是針對(duì)該故障的處理措施；然后，根據(jù)步驟2所得到的診斷條件標(biāo)識(shí)值，采用基于推理規(guī)則的邏輯推理方法進(jìn)行故障診斷，其基本形式如下: 當(dāng)A AND B AND C AND……，則得到故障診斷結(jié)果R ;其中A，B，C……均為基于步驟I所采集的各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值通過步驟2與對(duì)應(yīng)類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)所預(yù)設(shè)的報(bào)警值相比較所得到的診斷條件標(biāo)識(shí)值，即步驟2中的診斷條件標(biāo)識(shí)值ans，其中，AND表示各診斷條件標(biāo)識(shí)值之間的邏輯關(guān)系為“與”，R表示最終故障診斷結(jié)果，即當(dāng)通過各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)得到的診斷條件標(biāo)識(shí)值不都是I表示診斷結(jié)果為無故障，當(dāng)通過各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)得到的診斷條件標(biāo)識(shí)值均為I表示診斷結(jié)果為故障； 步驟4:經(jīng)過步驟2的數(shù)據(jù)處理及步驟3的故障診斷后，得到診斷結(jié)果、故障分析以及處理建議后，將診斷結(jié)果、故障分析以及處理建議通過人機(jī)界面顯示，查詢所采集的水輪機(jī)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，將所述診斷結(jié)果、故障分析以及處理建議存儲(chǔ)為診斷報(bào)告，并記錄診斷時(shí)間；最后，該條推理規(guī)則的邏輯關(guān)系同時(shí)在人機(jī)界面顯示。
【專利摘要】一種基于在線監(jiān)測的水輪機(jī)故障預(yù)診斷方法，通過采集水輪機(jī)組振擺數(shù)據(jù)樣本、實(shí)時(shí)庫讀寫及數(shù)據(jù)預(yù)處理、制定推理規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了水輪機(jī)組振擺狀態(tài)的在線監(jiān)測和實(shí)時(shí)故障預(yù)診斷，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和展示，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警及振動(dòng)趨勢展示，診斷結(jié)果、故障分析、處理建議的記錄和展示，以及診斷報(bào)告存儲(chǔ)。
【IPC分類】F03B11/00
【公開號(hào)】CN105134456
【申請?zhí)枴緾N201510451591
【發(fā)明人】毛成, 武晉輝, 李小軍, 潘華, 劉洪文, 王江淮, 高曉光, 錢華東, 唐戢群
【申請人】貴州電力試驗(yàn)研究院, 北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月29日