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AB高壓變頻器

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關(guān)于高壓變頻器故障診斷系統(tǒng)的研究
來源:  發(fā)布日期:2021/9/1  點(diǎn)擊次數(shù):2846
關(guān)于高壓變頻器故障診斷系統(tǒng)的研究
1
、變頻器故障診斷過程中存在的問題

目前
,在冶金
、鋼鐵
、石油
、化工
、水處理等各行業(yè)中
,高壓變頻器被廣泛用于驅(qū)動風(fēng)機(jī)
、泵類
、壓縮機(jī)及各種大型機(jī)械,已成為當(dāng)今節(jié)電
、改造傳統(tǒng)工業(yè)
、提高生產(chǎn)過程自動化水平推動技術(shù)進(jìn)步的主要手段之一。高壓變頻器運(yùn)行時一旦發(fā)生故障
,輕則使調(diào)速系統(tǒng)不能正常工作
,重則導(dǎo)致設(shè)備損壞
,極大的影響了生產(chǎn)系統(tǒng)并會帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。變頻器故障診斷過程中主要存在以下問題:一
、領(lǐng)域?qū)<覕?shù)量短缺
,技術(shù)力量相對薄弱;二
、診斷過程中普遍存在隨意性和盲目性
;三、故障知識資料管理不規(guī)范
,必要時查閱困難
。此外,變頻器的故障診斷技術(shù)大多數(shù)針對通用變頻器
,對高壓變頻器故障診斷技術(shù)的研究則較少
。因此,建立××準(zhǔn)確的高壓變頻器的故障診斷專家系統(tǒng)顯得尤為重要
。當(dāng)故障發(fā)生時利用此系統(tǒng)可以迅速找出故障的性質(zhì)
、原因及處理方法,盡快排除故障并恢復(fù)生產(chǎn)


2
、變頻器故障診斷技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1基于信號處理的變頻器故障診斷

國內(nèi):提出用傅立葉方法診斷三相全控整流電路的故障。通過對關(guān)鍵信號波形進(jìn)行傅立葉分析
,將時域信息變換到頻域分析
,根據(jù)幅值特征診斷出是哪一種故障,再利用相位特征診斷到故障類型中的具體故障元


國外:提出基于沃爾什分析法的三相全控整流電路診斷方法
。通過電路中包含故障信息的關(guān)鍵點(diǎn)波形做沃爾什變換,將時域中波形的一個周期變換到頻率域中
,利用頻率域中的故障特征
,實(shí)現(xiàn)故障的檢測與定位。

基于信號處理的故障診斷方法
,無需對象的數(shù)學(xué)模型
,靈敏度高,診斷速度快
,實(shí)現(xiàn)簡單
,可在線實(shí)時故障診斷,但×大的難點(diǎn)是故障特征判別參數(shù)的設(shè)定
,沒有一種通用的
、切實(shí)可行的設(shè)定方法,通常需要根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)整理歸納來設(shè)定


2.2基于故障樹的變頻器故障診斷

故障樹診斷原理:故障樹模型是一個基于被診斷對象結(jié)構(gòu)
、功能特性的行為模型
,是一種定型的因果模型,以系統(tǒng)×不希望事件為頂事件
,以可能導(dǎo)致頂事件發(fā)生的其他事件為中間事件和底事件
,并用邏輯門表示事件之間聯(lián)系的一種倒樹狀結(jié)構(gòu)。它反映了特征向量和故障向量(故障原因)之間的全部邏輯關(guān)系


基于故障樹的變頻器故障診斷方法的步驟:① 選擇合理的頂事件
,一般以待診斷對象故障為頂事件;② 根據(jù)對變頻器進(jìn)行的故障分析
,建立正確合理故障樹
;③ 選擇合理的搜尋方式(邏輯推理診斷法和×小割集診斷法),進(jìn)行故障搜尋與診斷
。故障樹法對故障源的搜尋
,直接簡單、靈活性大
、通用性好
,它是以正確故障樹結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的,因此建造正確合理的故障樹是診斷的核心和關(guān)鍵


2.3基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變頻器故障診斷

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)為故障診斷問題提供了一種新的解決途徑
。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
,結(jié)合領(lǐng)域知識
,開發(fā)故障診斷系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)對診斷對象的狀態(tài)識別和故障分類
、推理故障原因
,特別對復(fù)雜系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)。由于基于解析模型的故障診斷方法面臨著建立數(shù)學(xué)模型的實(shí)際困難
,基于知識的故障診斷方法成了重要的
、也是實(shí)際可行的方法。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的FO非線性映射特性
、信息的分布存儲
、并行處理和全局集體作用,特別是高度的自組織和自學(xué)習(xí)能力
,使其成為故障診斷的一種有效方法和手段
,并己在許多實(shí)際系統(tǒng)中得到了成功的應(yīng)用。變頻裝置是一個隨機(jī)性
、模糊性很強(qiáng)的系統(tǒng)
,用傳統(tǒng)的方法難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地、快速地故障檢測和定位
,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為解決這一問題提供了有效途徑
。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷雖然有它獨(dú)特的優(yōu)越性
,但也存在一些困難,主要表現(xiàn)在三方面:一是訓(xùn)練樣本獲取困難
;二是忽視了領(lǐng)域?qū)<业慕?jīng)驗(yàn)知識
;三是網(wǎng)絡(luò)權(quán)值形式表達(dá)方式難以理解。

3
、高壓變頻器故障診斷專家系統(tǒng)的功能分析

高壓變頻器故障診斷專家系統(tǒng)通過總結(jié)專家所擁有的故障經(jīng)驗(yàn)
,形成故障現(xiàn)象與原因之間的判斷規(guī)則,利用新故障現(xiàn)象與判斷規(guī)則的匹配關(guān)系
,診斷故障原因并顯示處理方法
。從軟件工程的角度來看,深入
、透徹地了解和分析用戶需求
,并在此基礎(chǔ)上建立合理、實(shí)用的軟件結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的一步
。隨著診斷理論與技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步
,用戶對專家系統(tǒng)提出了更高的要求。用戶需求可分為如下幾個方面:(1)能涵蓋高壓變頻器的所有常見故障
,對每一個故障
,都能給出一個適當(dāng)診斷結(jié)果(故障原因、處理方法等)
。(2)推理診斷速度較快
,診斷結(jié)果準(zhǔn)確率較高,可以提供近乎高壓變頻器專家的較為詳細(xì)的故障處理方法
。(3)專家系統(tǒng)須具有缺陷庫自我豐富
、判斷規(guī)則自我擴(kuò)充的功能,能在不斷判斷故障
、進(jìn)行分析的過程中
,提高診斷準(zhǔn)確程度,逐漸豐富功能
。(4)人機(jī)對話的質(zhì)量要高
,專家系統(tǒng)輸出結(jié)果和解釋時用詞要易于用戶接受;用戶界面要友好
,操作要容易
。根據(jù)以上高壓變頻器故障診斷的功能需求分析,提出了故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)
,其功能框圖如圖1所示


專家系統(tǒng)從功能上分為四部分:知識庫管理、故障樹分析
、故障診斷和診斷報告管理


(1)知識庫管理

知識庫管理的主要作用是管理高壓變頻器故障診斷專家系統(tǒng)的診斷知識庫
,可實(shí)現(xiàn)規(guī)則瀏覽和故障樹管理的功能,它們均需故障樹的支持
。規(guī)則瀏覽模塊的功能是使用戶可以快速瀏覽規(guī)則屬性
、故障原因及處理方法等內(nèi)容。打開規(guī)則瀏覽界面窗口可以看到編輯好的規(guī)則
,也可以通過檢索快速檢索到需要查看的規(guī)則
。故障樹管理模塊設(shè)有專家和普通用戶登陸窗口,只有高壓變頻器專家可以使用
。故障樹管理模塊的功能是管理故障樹
,專家可以對故障樹進(jìn)行增加、修改或刪除操作
,使診斷知識庫更加準(zhǔn)確和完整


(2)故障樹分析

由于診斷知識庫中的知識允許專家進(jìn)行添加、修改
、刪除等操作
,這勢必會引起故障樹定性和定量分析結(jié)果的改變,從而影響各底事件在規(guī)則中的優(yōu)先級順序
。為了保持運(yùn)算結(jié)果的準(zhǔn)確性
,必須重新對故障樹進(jìn)行分析。這一功能可實(shí)現(xiàn)故障樹的定性
、定量計算
、底事件概率和重要度曲線顯示及重要度排序等功能。此模塊只供高壓變頻器專家使用
,專家可通過更改診斷知識庫中的知識及其發(fā)生概率來重新進(jìn)行故障樹分析


(3)故障診斷

故障診斷模塊是專家系統(tǒng)的核心部分
,用戶通過輸入故障關(guān)鍵字訪問知識庫
,獲取診斷信息,經(jīng)過專家系統(tǒng)的推理得到×終診斷結(jié)果
,借助友好的人機(jī)界面將推理過程和診斷結(jié)果提供給用戶


(4)診斷報告顯示

系統(tǒng)提供生成診斷報告及查看歷史報告的功能。用戶可以將診斷結(jié)果保存下來
,也可隨時調(diào)出歷史診斷報告查看或借鑒


本文針對高壓變頻器運(yùn)行過程中時常發(fā)生故障,嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益的情況
,運(yùn)用故障樹分析法
,廣泛汲取領(lǐng)域?qū)<抑R,開發(fā)出一套高壓變頻器故障診斷專家系統(tǒng)
。利用本系統(tǒng)可以使運(yùn)行
、檢修人員快速
、準(zhǔn)確地診斷出高壓變頻器的故障原因和處理方法,進(jìn)而提高高壓變頻器的安全
、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平


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