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一种面向智慧 水电厂的机电设备故障诊断方法

阅读：532发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法，简称双向诊断方法。正向诊断，基于健康特征模型的诊断方向，调用数据库中的健康特征模型；逆向诊断，基于故障规则样本专家知识库的诊断方向，调用数据库中的故障树(FTA)模型。通过内部程序算法，实现故障特征提取、主成分分析以及模式匹配功能，完成机电设备的故障诊断。双向诊断方法充分利用机电设备的特征参数、测点数据、专家知识库，对机电设备的状态和故障进行识别、诊断，为用户检修决策提供技术依据。该发明充分利用工业大数据，满足智慧水电厂机电设备智能制造的要求，逻辑推理机制智能先进，诊断准确程度高。，下面是一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
1)调取水电厂状态监测系统机电设备监测点数据VR；
2)分别进行正向诊断和逆向诊断；
所述正向诊断包括以下步骤：
A-1、监测点的健康特征模型阈值请求，所述阈值包括了VRU、VRD中的至少一个，VRU为上限阈值，VRD为下限阈值；健康特征模型边界由阈值组成；
A-2、计算监测点的数据VR与阈值的差值，若VR-VRU＞0或VR-VRD＜0，该监测点数值超界，发出正向判断的数据异常报警；给出正向诊断的置信度DP；
所述逆向诊断包括以下步骤：
B-1、故障规则样本判据公式请求，所述故障规则样本判据公式是由行业专家利用制造服务经验总结建立的故障规则样本、基于故障树FTA逻辑形式、以函数公式单元为基础而编制的故障规则判据公式；
B-2、调取监测点数据VR，代入故障规则样本判据公式，当判据中函数公式成立时，触发故障；给出逆向诊断的置信度DR；
3)主、辅诊断方法确定；调取正向诊断方法置信度DP、逆向诊断方法置信度DR，当DP＞DR时，正向诊断方法为主方法，逆向诊断报告做辅助判断，当DR＞DP时，逆向诊断方法为主方法，正向诊断报警做辅助判断；当DP有值、DR为空时，正向诊断方法为诊断方法；当DR有值、DP为空时，逆向诊断方法为诊断方法；当DR为空、DP为空时，不触发诊断，设备正常运行；
4)诊断结果处理；根据步骤3)的不同结果采用不同的处理方案，DR＞DP时，直接调取故障规则样本故障判据，生成故障诊断报告，采用报警的方式发送给用户；DP＞DR时，人工专家评审后给用户发送综合评估报告。
2.如权利要求1所述的一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法，其特征是：在步骤A-1中，VRU为上限阈值，VRD为下限阈值，VRU、VRD取自国标或行业标准。
3.如权利要求1所述的一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法，其特征是：在步骤A-2中，根据数值偏移量提供置信度DP。
4.如权利要求3所述的一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法，其特征是：在步骤A-2中，DP＝(VR-VRU)/Z或(VRD-VR)/Z，Z为人工写入经验值。
5.如权利要求1所述的一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法，其特征是：在步骤B-2中，DR＝判据公式成立条数/判据公式总数。
6.如权利要求1所述的一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法，其特征是：重复进行步骤1)-步骤4)，对各监测点进行故障诊断。

说明书全文

一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法，涉及水力发电领域。

背景技术

[0002] 智慧水电厂的水电站机组都安装了状态监测系统，但是传统的状态监测系统缺乏先进的故障诊断方法，仅仅能在机组发生故障的时候发出警报，报警逻辑简单，也不能分析故障产生的原因。随着电网和电站的安全稳定运行、规范化、标准化和精细化管理水平的不断提高，电站对机电设备智能先进的故障诊断方法的需求越发迫切。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法，充分利用机电设备的特征参数、测点数据、专家知识库，对机电设备的状态和故障进行识别、诊断，以提高报警及时性和处理准确性。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0004] 一种面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

[0005] 1)调取水电厂状态监测系统机电设备监测点数据VR；

[0006] 2)分别进行正向诊断和逆向诊断；

[0007] 所述正向诊断包括以下步骤：

[0008] A-1、监测点的健康特征模型阈值请求，所述阈值包括了VRU、VRD中的至少一个，VRU为上限阈值，VRD为下限阈值；健康特征模型边界由阈值组成；

[0009] A-2、计算监测点的数据VR与阈值的差值，若VR-VRU＞0或VR-VRD＜0，该监测点数值超界，发出正向判断的数据异常报警；给出正向诊断的置信度DP；

[0010] 所述逆向诊断包括以下步骤：

[0011] B-1、故障规则样本判据公式请求，所述故障规则样本判据公式是由行业专家利用制造服务经验总结建立的故障规则样本、基于故障树FTA逻辑形式、以函数公式单元为基础而编制的故障规则判据公式；

[0012] B-2、调取监测点数据VR，代入故障规则样本判据公式，当判据中函数公式成立时，触发故障；给出逆向诊断的置信度DR；

[0013] 3)主、辅诊断方法确定；调取正向诊断方法置信度DP、逆向诊断方法置信度DR，当DP＞DR时，正向诊断方法为主方法，逆向诊断报告做辅助判断，当DR＞DP时，逆向诊断方法为主方法，正向诊断报警做辅助判断；当DP有值、DR为空时，正向诊断方法为诊断方法；当DR有值、DP为空时，逆向诊断方法为诊断方法；当DR为空、DP为空时，不触发诊断，设备正常运行；

[0014] 4)诊断结果处理；根据步骤3)的不同结果采用不同的处理方案，DR＞DP时，直接调取故障规则样本故障判据，生成故障诊断报告，采用报警的方式发送给用户；DP＞DR时，人工专家评审后给用户发送综合评估报告。

[0015] 进一步地，在步骤A-1中，VRU为上限阈值，VRD为下限阈值，VRU、VRD取自国标或行业标准。

[0016] 进一步地，在步骤A-2中，根据数值偏移量提供置信度DP。

[0017] 进一步地，在步骤A-2中，DP＝(VR-VRU)/Z或(VRD-VR)/Z，Z为人工写入经验值，经验值结合相关参数行业标准和水电站实际运行情况。

[0018] 进一步地，在步骤B-2中，DR＝判据公式成立条数/判据公式总数。

[0019] 本发明的面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法实现了双向诊断，区别于常规单向诊断方法，双向诊断方法在诊断中从正向和逆向做双向推理，互相验证，更接近人脑的诊断思想，诊断准确程度高，是一种先进于行业的诊断方法。

[0020] 本发明双向诊断同时进行，相互交叉验证，既提高了报警及时性，同时也保证了诊断和故障处理的准确性。

[0021] 而且，通过对逆向诊断时的案例输送，故障案例被积累，系统能有条件不断优化故障规则样本，丰富故障判断判据和函数公式，为用户提供更加全面可靠的机电设备运维建议。同时对未知的故障，通过对异常数据的专家审定，实现新故障挖掘。附图说明

[0022] 图1为本发明面向智慧水电厂的机电设备故障诊断方法原理图。

[0023] 图2为某型机电设备双向诊断结果故障报告图。

具体实施方式

[0024] 以200MW水轮发电机2号机组“上导轴承故障”为例，说明本发明的具体实施方式。按照如图1所示的原理图，具体的实施方式为：

[0025] 1)调取机电设备监测点数据。水电站状态监测系统通过各类传感器采集、存储机电设备的温度、压力、振动等数据，通过数据接口调取水电站状态监测系统数据，如某时刻上导轴承摆度峰峰值V1＝277μm、下导轴承摆度峰峰值V2＝150μm、水导轴承摆度峰峰值V3＝155μm、上导轴承摆度1倍频占比R＝92％。

[0026] 2)平行进行正向诊断和逆向诊断。其中，正向诊断包括以下步骤：

[0027] 2A-1)健康特征模型阈值请求。健康特征模型边界由阈值组成，根据国家标准GB/T11348-5，该型机组上导摆度峰峰值上限阈值VRU＝270μm。正向诊断方法从系统数据库请求上导摆度峰峰值上限阈值VRU。

[0028] 2A-2)正向诊断，给出置信度。正向诊断方法调取V1＝277μm，计算V1-VRU＝277-270＞0，该监测点数值超界，正向诊断方法发出数据异常报警，Z按经验值取10(按照经验法，新电站Z＝10，老电站Z＝15)，提供置信度DP＝(V1-VRU)/Z＝(277-270)/10＝0.7。

[0029] 逆向诊断包括以下步骤：

[0030] 2B-1)故障规则样本判据请求。根据故障规则样本专家知识库，“上导轴承故障”故障原因“发电机上端轴和转子中心体不同心”，判据公式如下：

[0031] ·公式一：上导轴承摆度1倍频占比大于90％；

[0032] ·公式二：上导摆度峰峰值>下导摆度峰峰值；

[0033] ·公式三：上导摆度峰峰值>水导摆度峰峰值。

[0034] 逆向诊断方法从系统数据库中请求以上判据公式。

[0035] 2B-1)逆向诊断，给出置信度。逆向诊断方法请求上导轴承摆度峰峰值V1＝277μm、下导轴承摆度峰峰值V2＝150μm、水导轴承摆度峰峰值V3＝155μm、上导轴承摆度1倍频占比R＝92％，代入故障规则判据公式：

[0036] ·公式一：上导轴承摆度1倍频占比R＝92％，占90％以上；公式成立；

[0037] ·公式二：上导摆度峰峰值277μm>下导摆度峰峰值150μm；公式成立；

[0038] ·公式三：上导摆度峰峰值277μm>水导摆度峰峰值155μm；公式成立；。

[0039] 三条判据中函数公式均成立，触发故障，并提供置信度DR＝3/3＝1。

[0040] 3)主、辅诊断方法确定。调取正向诊断方法置信度DP＝0.7、逆向诊断方法置信度DR＝1，DR＞DP，逆向诊断方法为主方法，正向诊断方法做辅助判断。

[0041] 4)诊断结果处理。双向诊断方法根据3)的不同结果采用不同的处理方案。DR＞DP时，双向诊断方法直接调取故障判据，生成故障报告如附图2，采用报警的方式发送给用户。

[0042] 以上所述仅为发明的具体实施案例，本发明的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。

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