楊光

【摘 要】為了滿足大型設(shè)備機(jī)組故障診斷的實(shí)時(shí)性要求，提出一種基于故障樹(shù)的大型設(shè)備機(jī)組故障診斷方法。構(gòu)建大型設(shè)備的故障診斷樹(shù)，對(duì)其進(jìn)行定量分析，計(jì)算大型設(shè)備機(jī)組中各單元的重要程度，并進(jìn)行排序，以此為依據(jù)找到故障診斷的最優(yōu)路徑，從而實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備機(jī)組故障的及時(shí)診斷。提高了大型設(shè)備機(jī)組的安全性。

【關(guān)鍵詞】故障樹(shù)；大型設(shè)備機(jī)組；故障診斷

0 引言

在某工業(yè)中，大型設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行具有長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)性的特點(diǎn)，因此大型設(shè)備機(jī)組在某工業(yè)領(lǐng)域具有無(wú)可替代的作用。其中，機(jī)組等關(guān)鍵設(shè)備具有造價(jià)高昂、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安全要求高等特點(diǎn)，一旦發(fā)生故障將會(huì)影響整體機(jī)組的正常運(yùn)行，甚至帶來(lái)重大的安全隱患。因此，需要對(duì)大型設(shè)備故障進(jìn)行及時(shí)診斷，使其在發(fā)生故障時(shí)在最短的時(shí)間內(nèi)投入正常使用。

隨著故障診斷理論體系的不斷完善和智能故障檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始通過(guò)各種先進(jìn)的檢測(cè)手段對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行檢測(cè)。現(xiàn)階段大型設(shè)備機(jī)組故障診斷的方法主要有基于粗糙集的診斷方法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法和基于小波變換的診斷方法。其中最常用的是基于小波變換的大型設(shè)備機(jī)組故障診斷方法。由于故障診斷方法是大型設(shè)備機(jī)組安全運(yùn)行的重要保障，因此該課題擁有廣闊的發(fā)展前景，并成為很多學(xué)者研究的重點(diǎn)課題。

傳統(tǒng)的故障診斷方法仍然存在著一些不足：基于粗糙集的診斷方法需要處理的運(yùn)算量巨大，診斷效率降低；基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法容易陷入局部最優(yōu)解，收斂速度較慢；基于小波變換的診斷方法會(huì)造成原始故障的時(shí)頻信號(hào)失真。為了避免傳統(tǒng)診斷方法的不足，提出一種基于故障樹(shù)的大型設(shè)備機(jī)組故障診斷方法。

1 利用故障樹(shù)對(duì)大型設(shè)備機(jī)組進(jìn)行故障檢測(cè)

故障樹(shù)診斷法（簡(jiǎn)記為FTA）又被稱為“因果樹(shù)診斷法”，利用此方法能夠?qū)χT多領(lǐng)域中的設(shè)備故障進(jìn)行簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的診斷。在利用故障樹(shù)診斷法進(jìn)行大型設(shè)備機(jī)組故障診斷的過(guò)程中，首先需要大型設(shè)備機(jī)組在滿足正常的運(yùn)行條件下，構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行的目標(biāo)，并將此目標(biāo)定義為故障診斷的分析目標(biāo)，然后再根據(jù)大型設(shè)備機(jī)組的結(jié)構(gòu)或者功能的關(guān)系，從上到下，逐層分析引起故障的全部直接因素，并通過(guò)邏輯門(mén)的方式將故障與故障因素相連接，這樣可以構(gòu)建大型設(shè)備機(jī)組的故障樹(shù)模型，從而可以直觀的表示出大型設(shè)備機(jī)組中各子單元與系統(tǒng)故障之間的邏輯聯(lián)系。利用FTA進(jìn)行大型設(shè)備機(jī)組的故障診斷，不僅可以對(duì)由硬件引起的故障原因進(jìn)行分析，同樣可以對(duì)引起故障的環(huán)境因素和軟件因素進(jìn)行分析，因此可以對(duì)故障原因進(jìn)行定性分析。

通過(guò)FTA的分析，可以找到引起大型設(shè)備機(jī)組發(fā)生故障的因素，并由此確定最小割集和最小路集，然后根據(jù)大型設(shè)備機(jī)組運(yùn)行的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行定量計(jì)算，獲得已知故障的分布情況、故障發(fā)生概率等重要參數(shù)。將FTA應(yīng)用于大型設(shè)備機(jī)組的故障診斷中，將系統(tǒng)的故障作為故障樹(shù)分析的目標(biāo)，通過(guò)邏輯分析可以直接尋找到引起故障的因素，從而為故障的排除提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。

在大型設(shè)備機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)設(shè)備運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并與給定的參數(shù)值域相比較，若超過(guò)規(guī)定的值域范圍，則對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行故障判斷，并作為FTA的頂事件，根據(jù)FTA分析的有關(guān)原理，構(gòu)建對(duì)應(yīng)的故障樹(shù)分析模型。大型機(jī)組可以采用下行法和不交最小割集法構(gòu)建故障樹(shù)模型，通過(guò)模型的分析可以得到系統(tǒng)中全部最小割集合頂事件發(fā)生的概率。對(duì)引起故障的因素進(jìn)行分析可以，此時(shí)所有低事件均為可測(cè)的分析單元，也就是引起故障的主要因素。因此，最小割集是隱去故障的最小組合，也是故障診斷的關(guān)鍵。頂事件發(fā)生的概率即為故障發(fā)生的可能性，為了對(duì)大型設(shè)備機(jī)組的故障進(jìn)行及時(shí)診斷，需要盡快找到故障發(fā)生的原因，可以通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)功能單元的重要程度進(jìn)行排序來(lái)實(shí)現(xiàn)。此處的重要程度的定義為：?jiǎn)卧收细怕实淖兓蕦?dǎo)致系統(tǒng)故障概率的變化率，其公式如下所述：

2 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了故障樹(shù)診斷方法在某工業(yè)領(lǐng)域中大型設(shè)備機(jī)組中的應(yīng)用方法，詳細(xì)闡述了構(gòu)建大型設(shè)備機(jī)組故障診斷的故障樹(shù)的方法和最優(yōu)診斷路徑實(shí)現(xiàn)的方法。該課題具有重要的應(yīng)用價(jià)值，可以實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備機(jī)組故障及時(shí)診斷與維修，從而保證了大型設(shè)備機(jī)組的安全運(yùn)行。

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[責(zé)任編輯：湯靜]