模糊理论在凝汽器故障诊断中的应用

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1、模糊理论在凝汽器故障诊断中的应用蔺海蒋韦庚闫哲华电江苏能源有限公司句容发电厂摘要：将模糊理论运用到凝汽器故障诊断技术中，提出了一种新的隶属函数，建立了凝汽器故障诊断模型，合理运用阀值理论避免了病态征兆集引起的误判断，最后通过对故障实例的诊断证明了此诊断模型的高效分离性和准确性。关键词：模糊理论;凝汽器;故障诊断;隶属函数;收稿日期：2015-04-28Received：2015-04-28凝汽器是汽轮机组的一个重要组成部分，是电厂热力循环屮的重要一环，其工作性能的好坏直接影响到整个汽轮机组的安全性和经济性，所以凝汽器运行状态的监测和故障诊断技术的研究就显得非常重要。本文

2、运用模糊理论的方法，在己有的研究成果的基础上提出一种新的隶属函数，建立模糊诊断模型对己知故障进行诊断，并与先前研究成果进行对比，评估诊断效果。1模糊模式识别概论许多故障诊断问题最终都可以归结为模式识别的问题，模糊模式识别是一种有效的方法。模糊模式识別主要针对识別对象木身的模糊性或识別要求上的模糊性,要特别说明的是模糊逻辑方法本身也是一种精确的方法，只是处理的对象是一些不精确，不完全的信息而已。基于贴近度的概念可以建立模糊模式识别的方法,这种方法的基本原则有“择近原则”和“最大隶属度原则”两种山。“择近原则”属于间接方法，主要应用于个体的识别，“最大隶属度原则”属于直接方

3、法，主要应用于个体的识别及1。1.1择近原则表示两个模糊集之间的某种贴近度。若下式成立:则认为最为相似，即可以确定属于“模式”1.2最大隶属原则设，对于，如果下式成立:则认为属于可以发现，择近原则和最大隶属度原则处理模式识别问题的观点不完全相同。择近原则将要分析的问题视为一个模糊集合，将它与另外一组模糊集合「（即所谓“模式”）相比较;而最大隶属度原则是把待识别的对象视为模糊集合中的一个元素，根据隶属度的大小来确定它“最接近地”属于模糊集合「中的哪一个。这里「仍然表示可能的“模式”。1.3阀值原则若,则作“据识”判决，应查找原因另作分析。若，则认为识别可行，按最大隶属原则

4、判决。1.4本文使用的诊断方法在木文的凝汽器故障诊断中，将主要采用最大隶属度原则方法，运用阀值原则来判断待识别对象的征兆集是否为病态征兆集。本文在使用阀值原则时并不完全按照式（3）计算，而是借用了阀值原则的核心思想來剔除无效信息，文献[3]中阀值原则运用在最后隶属度的计算上，本文在计算完之后就用阀值原则排除不可能发生的故障，如果通过阀值原则的计算后，所有的数据都没有通过阀值，那么说明这组征兆为病态征兆集。病态征兆集是指所给待识别的征兆集中包含的故障信息太少或者有错误，所以必须在诊断过程中对待识别故障征兆集进行判别，如果其为病态征兆集，则拒绝识别。在待识别故障征兆集为健康

5、征兆集的前提下，用最大隶属度原则判别主要故障原因。2模糊诊断模型的建立过程2.1凝汽器故障论域的分类及故障征兆集的建立表3凝汽器典型故障论域特征向量下载原表2.2构造隶属函数,!立故障诊断数学模型隶属函数的建立是模糊模式识别的核心，隶属函数建立的是否合适和准确，决定了诊断结果的准确性。已有的研究成果中不乏经典的隶属函数，文献Ill采用的隶属函数是：是征兆个数；为待识别对象0的特性指标，；为典型故障模糊模式的特性指标，，。式（4）利用了余弦函数将距离映射到［o,1］这个区间内。文献［3］提出了如下形式的故障模糊隶属函数：本文在以上研究成果的基础上提岀了一种新的隶属函数。令

6、模糊模式的隶属函数为:新的隶属函数中保留了经典隶属函数的优点，比如式（8）在距离的计算上采用了平方根的形式，这样在故障发生的初期，较小的参数变化也会有较为明显的距离变化。同时改进了很多地方，式（8）中加入分母是考虑到非故障工况下距离可以统一到数值1。式（9）的确定过程参考了文献固中提出的利用插值拟合的方法确定隶属函数，但得到的分段隶属函数形式复杂，考虑到工程上使用的隶属函数应该简单有效，所以舍弃分段隶属函数提出式（9）,式（9）形式简单同时保留了分段函数论域范围广的优点，也能满足工程实际要求。由式（8）、（9）求得隶属度后，按最大隶属原则对。进行识别判断。本文在通过式（

7、8）计算完距离后就利用阀值原则进行识别征兆集健康有否的工作，可以提前剔除病态征兆集和排除一部分不可能发生的故障，免去后面计算隶屈函数的工作量。对于本文所建立的凝汽器故障诊断数学模型，取阀值二1即可有效地剔除病态待识别故障征兆集。健康的征兆集再代入式（9）计算隶属度。3故障实例分析以文献凹提供的凝汽器故障状态为例，其症状如下:凝汽器真空缓慢下降，凝结水过冷度增加，端差增加，冷却水温升增加，凝结水中含氧量增加，其它一切正常，则凝汽器运行屮待识别故障对彖为：代入式（8）、（9）,求得。对各典型故障的隶属函数如表4所示，同时列出了采用文献宓、宜中