电厂给水泵运行状态监测的专家系统实现

1、电厂给水泵运行状态监测的专家系统实现1引言随着电力行业设备检修体制改革的推进，电力工业设 备科学管理水平和整体经济效益的提高，我国各省电力公 司从历年的机组计划检修体制中不断总结经验，提出了在 火电厂推行状态检修的设想。给水泵运行状态的监测与故 障诊断只是其中之一，为了保证给水泵稳定地运行，预防 故障的发生，采用专家系统(expertsystem)对运行状态进 行监测，并对异常状态的预测和消除给出具有专家水准的 建议和方法。专家系统是近年来人工智能领域内最为活跃 的分支，是人工智能开始走向实用化的标志和里程碑，也是 人工智能从一般思维规律走向专门知识利用的突破口。它 将人类专家的特殊知识赋予机

2、器，使机器对问题的解决达 到专家水平。它来源于人类专家的头脑，而又高于人脑， 是一个专家群体的智能机系统。将电厂给水泵的状态监测 和故障诊断用专家系统实现具有智能化和可靠性高的特点, 不仅减少了人力的投入，而且能在最大程度上模拟专家， 准确地分析找到故障所在。可见，专家系统在监测和故障 诊断中的应用，能够防范于未然，把故障发生的概率减少 到最小，提高了经济效益，从而对于推进我国电力行业设 备检修改革起到重大的推动作用。2专家系统的结构和原理简单地说，专家系统是一种智能的计算机程序，但与 传统程序有所区别：*传统程序:数据结构+算法二程序*专家系统:知识+推理二系统其基本结构如图1所示。图1专家

3、系统的一般结构其中，知识库、数据库和推理机是专家系统的核心。 知识库用来存放领域专家知识;数据库用于存放初始数据、 证据、推理过程中得到的中间结果等;推理机是运用知识库 的知识进行推理的一组程序，主要有正向推理、反向推理 以及正反向混合推理三种。知识获取是知识库的基础，是 专家系统开发中最难最关键的一步，被称为专家系统开发 的“瓶颈”，当前知识获取的形式主要有：手工获取、自动 获取、手工自动相结合三种。人机解释接口使用户能够以 自观、方便的形式与机器、进行对话，尽可能避免误操作。 专家系统的工作过程如图2所示。图2专家系统的工作原理图3分析思路对于给水泵来说，设备本体的监测一般通过分析振动 信

4、号来进行，而且这方面已有不少的应用实例，并且随着 近代数字信号处理理论以及技术的发展而不断进步。而设 备当前的运行工况(包括与泵相连的管路系统)则一般通过 分析过程量进行，例如泵的工作点的概念，是从宏观上来 衡量泵的工作状况，它是建立在流体力学计算和水力试验 相结合的基础之上的，这是一种较经典的方法，具有丰富 的应用经验。机械设备在运行过程中的振动及其特征信息是反映系 统状态及其变化规律的主要信号。因而利用振动信号对设 备进行监测，是设备故障诊断方法中最常用、最有效的方 法。但是鉴于给水泵在火电厂的重要地位，应建立以振动 监测为主，辅以过程量监测的检测方法。通常，电厂辅机 状态检修中的基本监测

5、参数可包括：(1) 动态参数：振幅、频率、相位、振动速度、加速度。(2) 静态参数:轴向位置、偏心位置、机壳膨胀。(3) 过程参数:转速、温度、流量、压力、压差。根据给水泵运行状态监测的特点，可采用分析型专家 系统，将给水泵可能出现的问题和相对应的解决办法抽象 变成形式化的数据，预先存入知识库，它们的可能组合便 构成状态空间或问题空间，于是，搜索求解就在这一限定 空间中进行。当系统接受到形式化后的数据时，就对这些 数据与抽象解之间进行启发式匹配，找出相应的抽象解 集，最后经过解的求精从解集中识别出具体解，方便用户 理解接受。4给水泵运行状态监测专家系统的建立对于专家系统，最主要和最困难的就是建

6、立知识库， 这首先需要有可靠的知识来源和合理的知识获取机制。由 于知识库的建立需要领域专家和知识工程师的长期合作， 才能比较完备地建立起来，因而在此，仅构造一个演示型 专家系统，即只对锅炉给水泵的两组动态参数(轴前x方向 振动，轴后y方向振动)和一些过程参数(给水泵转速，温度, 流量，压力、压差等)进行检测，以验证系统方案的可行性 和有效性，以后若条件成熟再进行扩展。可采用vi sualc+的mf c来开发这个专家系统，其运 行需要mfc的动态链接库(dll),除此之外还需要两个dll: 和，这两个d ll是专为专家系统开发的，它们仅以几个接 口函数与之相联系。专家系统采用了面向对象的编程技术

7、(00 p)来组织程序, 其运行就是建立在下面几个模块的相互作用之上的，如图3 所示。各模块具体功能如表1所示。图3专家系统的结构各个模块开发好以后，可进行连接编译，生成应用程 序，运行后调出一个用户窗口画面，使用户通过该画面及 时了解给水泵的工作状态，并进行相应的操作。该画面实 现的功能如表2所示。5结束语专家系统已广泛用于各个专业领域，取得了很大的成 功。专家系统用于状态监测和故障诊断还有很大的发展空 间，特别是在专家系统的知识获取技术上，当前我国主要 采取人工获得为主的方法，而更高级的是机器自动获取知 识，既减少人力，又节约时间，但至今没有突破性进展。 另外，还可以将知识库和用户控制界面分开来，开发一个 具有通用性的骨架系统，使之与不同的知识库连接，从而 能快速地