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水工液压启闭机故障诊断专家系统
Fault diagnosis expert system of hydraulic hoist
郭建斌,唐泽1,王江
GUO Jian-bin", TANG Ze, WANG Jiang
(1.河海大学能源与电气学院,南京210024;2.河海大学海洋与近海工程研究院,南京210024)
摘要:受水利工程大冲击荷载等复杂工况影响,液压启闭机故障呈现复杂、侦知困难的特点。通过故
障树诊断模型枃建适合水工液压启闭机故障诊断专家系统,买现故障的分析与诊断,并提出
相应的处置措施,成果具有较好的工程针对性。
关键词:水工液压启闭机;故障诊断;专家系统;FTA故障树
中分类号:TP278
文献标识码:A
文童绵号:1009-0134(2014)02(下)-0144-03
Doi:10.3969/J.isn.1009-0134.2014.02(下).4
0引言
FTA的故障诊断系统成为重要设备安全运行的关
液压启闭机是水利水电工程的重要设备,加键保障技术。课题拟建立水工液压启闭机的FTA
强其故障诊断与决策对于确保工程安全可靠运行辅助支持系统,构建水工液压启闭机故障的关联
具有重要意义。水利工程运行中经常呈现大冲击
数据库,实现水工液压启闭机的故障诊断的快
荷载等复杂工况,液压启闭机故障呈现复杂、侦速、准确侦知。
知困难的特点,长期以来主要依靠运行管理人员1FTA的故障诊断专家模型
的经验保障设备的安全运行,基于工程安全运行
FTA是一种演绎推理法,把系统可能发生的
的目标,开展水工液压启闭机故障诊断专家系统故障与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系
研究具有重要的工程现实意义
用树形图表示,通过对事故树的定性与定量分
自1962年美国贝尔电话实验室提出故障树析,找出事故发生的主要原因,从而采取有效的
分析法( Fault Tree Analysis,简称
FTA)以来,FTA在电力、机械、
确立液压启闭机顶事件
航天等工程领域获得大规模应用和
建立原树
发展。纪常伟提出层次诊断故障树
模型,通过层次间的协同工作与面
x
定性分析
向故障树的混合知识推理策略,实
数双+黑xXXスx区ン>(采最小割(径第
现航天器故障的FTA快速报警、诊
断;钱晓明基于保障AP1000核电
站的安全目标,应用故障树方法,
件发生率
优化非能动余热排出系统的可靠性
研究,有效指向管线电动阀失效是
「关键概平求解定量分析
系统故障的最主要因素:陈涛的应
诊断
质要重要顶枣
度分度分日件发
n()=∑[(1,Kr)ー(0X
析「析1牛概
用分层灰色关联度提高故障树模型
意见
的准确性,客观实现风电齿轮箱传
家系
水工液压启机
动系统安全诊断。可以知道,FTA
专业问限求解策略与知识架构
识率知
诊断与决
采用逻辑方法,形象地对设备系统
各种危险性进行辨识和评价,应用
图1FTA的故障诊断专家模型组织框图
收日:2013-11-09
基金项目:江苏省产学研联合创新资金项目(BY2012007);江苏省水利科技重点项目(2009041);南通市应用研究计
划(BK2012050)
作者介:郭建斌(1972-),男,副教授,博士,主要从事水利机械安全研究
144第36卷第2期2014-02(下)
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?心自
液压启闭机系统故障
系统故障
液压元件故陲
系统压力
系统振动、系统动作、「系统油温
液压泵
液压马达液压缸『压力方向阌
故障
声障
故障
故障
故障
故障
放障
故障
液
压压压」压
系泵系[泵
吸空现象严重
吸入气泡
液压泵运转不良
安装不良「[系的结构因素
不噪出
轴
出|声油封
油门大量
变量
定/油过选器培察「密封故降「吸油故障
油液」回
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泵内部
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和油机构
泵「「吸『/菱油油油定」「内「管「轴
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够
图2专家系统知识FTA结构示意框图
防范措施,为确定安全对策提供可靠依据,以达2.2系统知识库的实现
到预测与预防事故发生的目的
系统知识库,采用逻辑规则描述编制”?,基
构建FTA故障诊断专家模型的组织框图,如本形式为:F(条件)THEN(操作或结论)。以液压启
图1所示。FTA故障树项事件对应于专家系统要分闭机系统的“吸油故障”为例,其规则描述见式
析解决的故障现象;其底事件对应于专家系统的(1)所示。
推理结论;故障树由顶向底的层次和逻辑关系,
IF(油的粘度过高)THEN(吸油故障)
对应于专家系统的推理过程。可以知道,通过收
F(吸油位置太高或油箱液太低)THEN(吸油故障
IF(辅助泵供油不足或有故障)THEN(吸油故障):(1)
集水工液压启闭机的运行相关故障或同类机电设
IF(吸油管距油面较近)THEN(吸油故障)。
备故障等信息,包括结构、性能、工艺流程、运行2.3系统推理机的设计
条件、维修情况、环境因素等,应用FIA程序化的
水工液压启闭机,采用正向推理方式实现故
知识树结构与电算程序化,构建标准化的专家系统障现象的推理:发现故障现象→根据现象的语言描
逻辑知识与专业故障诊断,可以显式地表达诊断专述提取关键字→利用专家知识数据库进行査找
家的专业向题求解策略与规范的知识架构,最终实匹配,实现故障初步诊断→找出相似案例集→正
现设备故障的专家快速诊断与准确决策
向推理已知和提示信息进行精确的诊断→实现故
2水工液压启闭机故障诊断专家系统障评估与決策?系统推理机流程框图和推理程序
示例,如图3所示。
2.1系统知识库
水工液压启闭机故障诊断知识?,主要包
开始
括:液压系统结构(加料、锁紧机构等液压回
确定胡树的父节点
路等)、系统监测点分布(系统压力、主泵出口
人机异入
tsnl=“ seleet+fromt例实here实=Xm
故5因的频+1
压力、液压缸工作压力、系统流量等)等设备知
叶节点

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