關(guān)于多分類(lèi)器組合的水電機(jī)組故障診斷

【摘要】此文章分析了水電機(jī)組故障的原所在，并清晰的做出了多分類(lèi)器的優(yōu)缺點(diǎn)以及適應(yīng)功能；對(duì)水電機(jī)組故障的診斷做深度分析并給出解決不足的措施，進(jìn)一步得出推理結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】多分類(lèi)器組合；故障診斷；水電機(jī)組；專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)

在水電站發(fā)電機(jī)組中，水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)機(jī)組各種參量的檢測(cè)和監(jiān)視來(lái)完成零故障的發(fā)生的。水電站中工作人員通過(guò)水電機(jī)的振動(dòng)來(lái)確定水電機(jī)組是否發(fā)生故障，另外也可以通過(guò)預(yù)防的維修方式來(lái)大大減小故障的發(fā)生，它是通過(guò)前面提過(guò)的機(jī)組監(jiān)測(cè)和機(jī)身自帶診斷信息，再進(jìn)一步進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)的處理，這樣就可以進(jìn)行有針對(duì)性的維修了，通過(guò)此方法不僅僅可以把機(jī)組的維修周期延長(zhǎng)，而且還降低了水電機(jī)組的維修費(fèi)用和縮短維修時(shí)間的目的。

一、多分類(lèi)器的組合

1.樸素貝葉斯分類(lèi)器

此分類(lèi)器的優(yōu)點(diǎn)是理論基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)，計(jì)算率高，精準(zhǔn)性高，所以應(yīng)用于廣泛的水電機(jī)組中。設(shè)每個(gè)數(shù)據(jù)樣本用N個(gè)特征向量來(lái)描述N個(gè)屬性值，即：Y={Y1，Y2，Y3，….，Yn}，假設(shè)有m個(gè)類(lèi)，則用P1，P2，P3，….，Pn表示。

未知樣本Y，將樣本X分配給Pi，則有如下關(guān)系式成立，即：F（Pi|）>F（Pj|y） 1小于或等于j小于或等于m，j不等于i，所以最大F（P|Y）即找到。

則根據(jù)貝葉斯定理可得，F(xiàn)（Pi|y）=F（y|Pi）*F（Pi）/F（y）

因?yàn)橛衁是我們先前給定的，所以就得到定值F（Y），即目標(biāo)變?yōu)镕（Y|Pi）*F（Pi）

假設(shè)每個(gè)特征是獨(dú)立的，所以有F（Y|Pi）*F（Pi）=F（Pi）*[F（Y1）*F（Y2）…*F（Yj）*…]則有1小于等于j小于等于N，所以通過(guò)樣本訓(xùn)練得到F（Yj|Pi）與F（Pi）

按照上述定理對(duì)于一個(gè)未知樣本可以最后得出最終的類(lèi)別結(jié)論。

2.加權(quán)樸素貝葉斯分類(lèi)器

此分類(lèi)器是在樸素貝葉斯分類(lèi)器的基礎(chǔ)上提出的，加權(quán)參數(shù)是在訓(xùn)練數(shù)據(jù)中得到的，該類(lèi)別在一定程度上影響某個(gè)特征的后驗(yàn)概率。

3.支持向量機(jī)分類(lèi)器

此分類(lèi)器的是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)理論建立的，它能很好地解決少樣本問(wèn)題，但也存在弊端，是在故障分類(lèi)的性能上與約束常數(shù)C、核函數(shù)參數(shù)等有關(guān)聯(lián)，大量都需要人為來(lái)確定，這樣既耗費(fèi)時(shí)間又把效率降低，所以需要進(jìn)一步加強(qiáng)支持向量機(jī)分類(lèi)器的建立和優(yōu)化。

但是對(duì)于分類(lèi)器的選取還需要進(jìn)一步優(yōu)化，因?yàn)檫@種方法可以大大提高水電機(jī)的組故障診斷的準(zhǔn)確性。

二、故障診斷

水電機(jī)組的故障可以總結(jié)為分類(lèi)問(wèn)題，所以不同的分類(lèi)方法有不同的分類(lèi)性能，例如：有通過(guò)計(jì)算機(jī)的功能來(lái)診斷水電機(jī)組是否出現(xiàn)故障，還有通過(guò)物理方法即水的震動(dòng)波形來(lái)確定的。但無(wú)論怎樣診斷都離不開(kāi)故障診斷原則（故障系統(tǒng)是一個(gè)儲(chǔ)備平臺(tái)，其中的軟硬件診斷能力和實(shí)際運(yùn)用效果都需依靠于診斷知識(shí)的富足，另外只有對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域熟知又熟，才可以對(duì)診斷結(jié)果有說(shuō)服力，當(dāng)水電機(jī)發(fā)生故障時(shí)要準(zhǔn)確無(wú)誤的明確故障所在，依據(jù)所學(xué)看是否可以診斷，如果可以則進(jìn)行診斷說(shuō)明；看是否需要診斷，如果需要，則進(jìn)行針對(duì)性的修復(fù)；并且要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行智能診斷）。

水電機(jī)組故障診斷大體可分三個(gè)步驟：

（1）.特征數(shù)據(jù)的提取

（2）.組成水電機(jī)組中各分類(lèi)器的分別診斷

（3）.把事先決策的方法和各分類(lèi)器的診斷結(jié)果結(jié)合起來(lái)，做出最后診斷

1.水電機(jī)組故障的診斷特點(diǎn)

（1）水輪機(jī)診斷

其一般包括潤(rùn)滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、軸承系等等；

（2）發(fā)電機(jī)診斷

一般包括轉(zhuǎn)子、主軸系、轉(zhuǎn)子接地，匝間短路、定子匝間絕緣等；

根據(jù)水電機(jī)的診斷特點(diǎn)再進(jìn)一步依據(jù)專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)診斷，人工智能研究的方向越發(fā)重要，通過(guò)該技術(shù)的診斷一般水電機(jī)最為常見(jiàn)故障有如下：1）機(jī)組軸承的故障2）機(jī)組振動(dòng)的故障

（3）水輪機(jī)氣蝕與泥沙磨損4）水輪發(fā)電機(jī)的故障

2.故障診斷分析

1）.制造方面的故障

（1）在電機(jī)啟動(dòng)一段時(shí)間后，電機(jī)中的電流增大，從而導(dǎo)致水泵不出水；

（2）電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間，由于定子繞組強(qiáng)度不足而導(dǎo)致過(guò)載，最后使電機(jī)絕緣下降；

2）.電氣線路故障

（1）由于電機(jī)中導(dǎo)線中電阻過(guò)大而導(dǎo)致發(fā)熱是電流失去平衡；

（2）由于電纜質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致接觸不良以致外皮燒焦，從而使三相電流不平衡；

（3）由于接地點(diǎn)虛接，導(dǎo)致運(yùn)行后出現(xiàn)很大噪聲和較大振動(dòng)，三相電流不平衡；

3）其他故障

（1）無(wú)液體提供，壓力不足；

（2）電泵消耗功率大

（3）水泵中含有大量沙粒

三、水電機(jī)組

我國(guó)就現(xiàn)在而言生產(chǎn)的水電設(shè)備容量分為700MW、300MW、200MW、45MW的機(jī)組，為我國(guó)以及毗鄰國(guó)家提供了方便；

1.水電機(jī)組的效率

一臺(tái)水電機(jī)的好壞取決于它的效率特性如何，因此水電機(jī)效率是評(píng)價(jià)機(jī)組好壞主要標(biāo)桿；

2.水電機(jī)效率計(jì)算原理

根據(jù)水電機(jī)組效率公式即?=N*10000/9.81QH? （N為發(fā)電機(jī)有功功率，Q為水輪機(jī)流量，H水輪機(jī)工作水頭）

3.內(nèi)部保護(hù)措施

對(duì)許多大型的水電機(jī)組我們可以采用發(fā)電機(jī)完全和不完全操縱保護(hù)、發(fā)電機(jī)列相和單元件橫差保護(hù)；其他保護(hù)措施例如：失磁保護(hù)、定子接地保護(hù)、主軸電流保護(hù)等；

四.專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)

18世紀(jì)中期，專(zhuān)家系統(tǒng)的成功問(wèn)世把正處于低峰的人工智能研究帶入了高峰，并成功的對(duì)水電機(jī)組故障做出判斷和決策。此項(xiàng)技術(shù)是通過(guò)系統(tǒng)的知識(shí)領(lǐng)域的廣泛程度，通過(guò)一定的形式描述出來(lái)，在結(jié)合專(zhuān)家的“大腦”中的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)人工智能的研究方向發(fā)展，用邏輯表示法、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法、框架表示法等來(lái)診斷出故障所在。

總結(jié)：如果想提高水電機(jī)組故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，則用多分類(lèi)器組的方法檢測(cè)，這樣不僅可以減少故障發(fā)生的頻率，而且還可以準(zhǔn)確的檢測(cè)到故障的位置、原因，以此能做出最佳方案；在大量的工程應(yīng)用實(shí)例中表明，水電機(jī)組不同故障所對(duì)的頻率也不同，由于振動(dòng)或擺動(dòng)而引起的故障則通過(guò)上述加權(quán)法即可實(shí)現(xiàn)結(jié)果的發(fā)現(xiàn)。

另外水電機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格的按照參數(shù)真值來(lái)定，在制造上要保證裝置的精密性與堅(jiān)實(shí)性、在安裝上要保證集體的完全裝配度；總之必須按要求和規(guī)定對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行核實(shí)；如果是大修的情況那就必須嚴(yán)肅對(duì)待引起大修原因的因素，一般有零件的磨損，老化，疲勞斷裂導(dǎo)致的部件松動(dòng)等，這些因素看著簡(jiǎn)單，但是難度很大所以就必須結(jié)合人工干預(yù)功能，二者相結(jié)合，這樣就可以彌補(bǔ)由于某些原因而造成的不足，通過(guò)此舉就可以高效的對(duì)水電機(jī)組故障的預(yù)防做出舉措，對(duì)診斷結(jié)果做出準(zhǔn)確性的判斷與決策。

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