模式识别技术在安全级电动阀故障诊断中的应用.pdf

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1、第31卷第1期核动力工程Vol.31.No.12010年2月NuclearPowerEngineeringFeb.2010文章编号：0258-0926(2010)01-0079-05模式识别技术在安全级电动阀故障诊断中的应用12杨国峰，胡守印(1.上海核工程研究设计院，上海，200233；2.清华大学核能与新能源技术研究院，北京，100084)摘要：将安全级电动隔离阀故障检测系统实际应用于阀门的故障检测中，并利用模式识别技术对故障类型进行辨识，分析实时故障，给出辨识结果。试验表明：这种诊断方法简单、有效，对于多种故障模式有很细致的表征，对故障种类有很精确的识别。关键词：模式

2、识别；故障诊断；特征值+中图分类号：TL386文献标识码：A1引言2.2故障曲线的特征值模式识别技术已经在多个领域取得了长足发特征信号的提取决定诊断系统是否能够准确展。在对阀门的诊断中，要求在无需对阀门进行地识别模式，因此，应根据不同曲线的变化情况解体的条件下，通过模式识别技术来评价阀门的提取相应的特征值量。故障情况，预测阀门的降质趋势，降低运行和维2.2.1故障信号的时域分析峭度指标用来检修费用，提高核反应堆运行的安全水平和优化阀验信号偏离正态分布的程度；当设备状态正常时，[1]振动幅值呈正态分布，绝对值越大，被测系统越门检修工作。本文就是在利用已经开发的安全级电动隔离阀

3、故障检测系统的基础上，利用模式识偏离正常状态。裕度指标和脉冲指标对于冲击脉冲类故障非常敏感，对早期故障信号有较高的敏别技术，建立专家诊断系统，对未知故障进行进感性，但稳定性不好。峰值指标的稳定较好，但一步的分析和判断。对早期故障信号不敏感，对轴系的突变等故障非2模式识别技术应用原理常敏感，且不受振动信号的绝对水平影响；有故本文利用模糊数学方法对安全级电动阀进行障发生时峰值会增大；受设备运行工频的影响，识别。首先通过虚拟仪器技术采集阀门的各种运峰值会下降，反映比较迟钝。波形指标表征各均行工况数据，分析数据性质并提取其特征量，然值不同信号的相对强度，对脉冲的多少和幅值形后利用模

4、糊聚类分析将数据按工况分组，建立各状的变化不够敏感。在时域中，根据指标的适用范围，合理选择各项指标，在兼顾稳定性和敏感种运行工况的数据库；基于故障数据库，对阀门性的同时，根据综合反映的故障信息，对阀门的未知故障进行模式识别，在标准模型库中找出最工作状态进行时域的快速诊断。接近的故障模式，并给出贴近度。2.2.2频域分析单纯地考查时域参数，不能客2.1故障分析与参数选择观地反映信号频率成分的幅值和相位信息成分的采用电功率法将对阀门转矩测量转化成对驱变化，对信息的利用程度过于简单。信号功率谱动转动轴上有功功率和转速的测试，不仅可有效地测试出转矩，同时还可监测电机工作时的三相反映

5、了信号的能量随机分布情况，即反映信号中电压、电流、功率等，有选择的采用多重检测更的频率成分以及频率成分的能量大小情况。当信能保证测量效果[2]。号中的频率成分的能量比发生变化时，功率谱的收稿日期：2008-12-02；修回日期：2009-07-1080核动力工程Vol.31.No.1.2010重心位置也将发生变化；另一方面，当信号的频始化矩阵。率成分增多时，功率谱上的能量分布将表现为集（3）利用最大最小贴近度方法计算贴近度的[3]方法[4]：中。功率谱重心指标反映了功率谱重心位置的变化程度，可以较好地描述信号频域特征的变化；n∑min[]µA()()ui,µBui功率谱方差

6、反映了谱能量分布的分散程度；功率δ()A,B=i=1（4）谱均方频率描述功率谱主频带的位置；相关因子n∑max[]µA()()ui,µBui反映了谱能量分布的分散程度；谐波因子反映了i=1谱的分布状态和谱宽情况。3模式识别技术在阀门诊断中的应用综上所述，结合时域和频域中的特征敏感因3.1故障曲线采集与处理子，提取阀门故障状态的信息，对阀门轴向加载、阀门的故障形式复杂多样。其中，传动加载切向加载、传动故障加载进行快速地诊断，同时故障、切向加载故障和轴向加载故障是阀门最重分析各时频域因子对于各种故障的诊断能力大小要的3类物理故障。和具体适用范围。3.1.1阀门开启状态（图1）正

7、常开启时，阀2.3模糊模式识别原理门有功功率曲线从零有一个跃迁，接近正常功率2.3.1最大隶属原则设论域U上的模糊子集的1.5倍值；简短的时间过后，纵轴显示的功率A1,A2,…,An构成一个标准模型库，若对任意元素趋于平稳值420W，直到最后阀门完全开启，开u0∈U有：启时间为14s。曲线终了时有少许上升，说明力µAi()u0=max[]µA1()()u0,µA2u0,…,µAn()u0（1）矩开关先关闭，阀门开到最大，行程开关达到设则认为u0相对隶属于Ai。定值关闭，驱动电源断开，曲线迅速回归零点。传动加载曲线与