專利名稱：故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電廠企業(yè)生產(chǎn)安全運(yùn)行和管理的系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一套故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國(guó)的火電機(jī)組由于受到制造工藝和材料、設(shè)計(jì)安裝水平和運(yùn)行技術(shù)狀況，特別是燃料多變、調(diào)峰運(yùn)行方式等主客觀因素的制約，機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)與國(guó)外先進(jìn)水平還有相當(dāng)?shù)牟罹唷＝y(tǒng)計(jì)資料表明，鍋爐本體、給水系統(tǒng)、汽輪機(jī)本體、發(fā)電機(jī)本體等設(shè)備的故障率比較高。據(jù)2003年中國(guó)電力聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)，135MW機(jī)組的五年統(tǒng)計(jì)的平均非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)達(dá)到4.1次/年。據(jù)2003年中國(guó)電力聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)，300MW機(jī)組近5年有著明顯的下降趨勢(shì)，但2004年仍為2.2次/臺(tái)年，200MW機(jī)組2004年非停次數(shù)為2.48次/臺(tái)年，比2003年略有增加。
從多年機(jī)組非停次數(shù)的統(tǒng)計(jì)來(lái)看，隨著運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的增加與運(yùn)行水平的提高，機(jī)組非停次數(shù)有所降低。2004年常規(guī)火電機(jī)組(888臺(tái))共發(fā)生非計(jì)劃停運(yùn)1868次，非計(jì)劃停運(yùn)總時(shí)間為87432.80小時(shí)，臺(tái)年平均分別為2.10次和96.09小時(shí)，其中持續(xù)時(shí)間超過(guò)300小時(shí)的非計(jì)劃停運(yùn)共15次，非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間8570.12小時(shí)，占全部非計(jì)劃停運(yùn)總時(shí)間的9.8％。
從引起機(jī)組非停的三個(gè)主要因素來(lái)看，產(chǎn)品質(zhì)量不良所占比例22.39％，也是最難克服的一個(gè)因素，往往非停發(fā)生后通過(guò)事后追憶與分析才可以獲得，這需要在機(jī)組交付時(shí)對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行更加嚴(yán)格得把關(guān)。檢修質(zhì)量不良所占比例21.7％，與機(jī)組的運(yùn)行管理密切相關(guān)，通過(guò)提高對(duì)檢修的輪次管理、增加檢修工具、優(yōu)化檢修流程，可以大大降低檢修不當(dāng)所導(dǎo)致的非停次數(shù)。運(yùn)行處理不當(dāng)所占百分比為19.94％，主要與運(yùn)行人員的主觀操作有關(guān)，特別是發(fā)生緊急事態(tài)后運(yùn)行人員對(duì)DCS海量信息的反應(yīng)不及時(shí)，是引起機(jī)組非停的一個(gè)主要因素。雖然它占總非停次數(shù)的比例不足20％，但這部分非計(jì)劃停運(yùn)從技術(shù)上來(lái)看是可以避免的，也是最容易降低非停損失的主要方面，然而目前控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平?jīng)]有達(dá)到這個(gè)要求。目前控制系統(tǒng)的報(bào)警系統(tǒng)既不能在事故發(fā)生前進(jìn)行預(yù)告報(bào)警，或者預(yù)告報(bào)警淹沒(méi)在大量的信息中不能為值班人員快速知道；又沒(méi)有完善的預(yù)告報(bào)警和事故快速查詢功能，不能在事故發(fā)生后使值班人員快速查詢到事故和事故原因，更不用說(shuō)從大量的報(bào)警中能分清輕重緩急；這樣的報(bào)警系統(tǒng)不能滿足運(yùn)行對(duì)報(bào)警的需要。此外，從表面看有些非停是產(chǎn)品質(zhì)量不良和檢修質(zhì)量不良造成的，但是運(yùn)行處理不當(dāng)是造成故障擴(kuò)大的重要因素。
自60年代中后期以來(lái)，特別是90年代以來(lái)，以計(jì)算機(jī)為中心的現(xiàn)代設(shè)備故障診斷得到了迅速發(fā)展，涌現(xiàn)出許多商品化的計(jì)算機(jī)輔助監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)開(kāi)展設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究是從八十年代初開(kāi)始起，大量的科研工作集中在故障診斷的研究和應(yīng)用上，也取了許多技術(shù)成果，這些成果大都是各種類型的專家系統(tǒng)。無(wú)論是汽輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷，還是基于噪聲頻譜特性分析的爐管檢漏，其實(shí)關(guān)鍵性工作都是信號(hào)處理和特征提取，其采用的手段有FFT技術(shù)、模糊數(shù)學(xué)、模式識(shí)別、概率統(tǒng)計(jì)、小波變換和變形幾何等。然而，控制系統(tǒng)的大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)卻沒(méi)有充分利用。
以上分析可以看出，由于各種主客觀因素，目前的DCS報(bào)警系統(tǒng)和各類專家系統(tǒng)無(wú)法改變火電廠安全運(yùn)行現(xiàn)狀，火電廠的安全運(yùn)行形勢(shì)不容樂(lè)觀。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)我國(guó)火電廠安全運(yùn)行和目前故障診斷和事故預(yù)報(bào)現(xiàn)狀，本發(fā)明提出基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的用于過(guò)程控制系統(tǒng)中的過(guò)程監(jiān)督、故障診斷、事故分析與預(yù)報(bào)和在線操作指導(dǎo)的故障診斷和事故預(yù)報(bào)的方法和系統(tǒng)，本發(fā)明不僅具有收集顯示信息的能力，更重要的是它具有智能監(jiān)測(cè)、仿真分析的功能，能夠利用知識(shí)化的經(jīng)驗(yàn)和或仿真對(duì)象模型綜合分析數(shù)據(jù)、信息，提出建議。它一方面協(xié)助操作人員監(jiān)督生產(chǎn)操作、處理設(shè)備故障和生產(chǎn)事故，另一方面實(shí)時(shí)指導(dǎo)工程師、管理人員制定生產(chǎn)計(jì)劃、安排設(shè)備維護(hù)日程等。它不僅可以給操作人員提供正常操作參考，還可以指導(dǎo)操作人員對(duì)事故早期預(yù)報(bào)做出迅速有效的反應(yīng)，告訴操作人員事故形成的過(guò)程和原因，提出處理建議，有效的滿足了火電廠安全生產(chǎn)的需要。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法，將電廠的包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口和處理模塊，提供多種數(shù)據(jù)接口，完成數(shù)據(jù)的采集和加工處理；故障診斷與事故預(yù)報(bào)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行故障診斷并預(yù)警，并提示運(yùn)行處理建議；其特征在于基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的用于過(guò)程控制系統(tǒng)中的過(guò)程監(jiān)督、故障診斷、事故分析與預(yù)報(bào)；并在線操作指導(dǎo)的故障診斷和事故預(yù)報(bào)，以實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模塊，為報(bào)警處理模塊提供數(shù)據(jù)服務(wù)，以函數(shù)形式提供對(duì)實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)的快速查詢；報(bào)警處理模塊，將各種數(shù)據(jù)和信息集成在一起顯示出來(lái)并傳遞給報(bào)警單元和報(bào)警容器進(jìn)行處理，報(bào)警單元對(duì)報(bào)警運(yùn)算功能處理單元，報(bào)警容器組織和管理報(bào)警單元所產(chǎn)生的報(bào)警信息。
本發(fā)明還設(shè)有事故回放功能模塊，將故障狀態(tài)下的真實(shí)DCS的歷史數(shù)據(jù)記輸入到虛擬仿真平臺(tái)上，對(duì)事故過(guò)程的運(yùn)行工況、DCS的操作情況進(jìn)行回演，真實(shí)的反映現(xiàn)場(chǎng)事故的實(shí)際情況。
1.故障診斷與事故預(yù)報(bào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)故障診斷與事故預(yù)報(bào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，既可單獨(dú)成系統(tǒng)，亦可與第三方DCS系統(tǒng)友好集成，在實(shí)施過(guò)程中有三種方式可供選擇(1)以現(xiàn)有DCS或SIS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，單獨(dú)成系統(tǒng)，形成獨(dú)立的報(bào)警工作站；(2)以現(xiàn)有DCS系統(tǒng)為依托，與之集成，替代原有的DCS報(bào)警系統(tǒng)；(3)以現(xiàn)有SIS服務(wù)器為依托，提供報(bào)警信息服務(wù)，進(jìn)行WEB報(bào)警信息發(fā)布。
2.故障診斷與事故預(yù)報(bào)系統(tǒng)功能2.1消除虛假報(bào)警信息，減輕運(yùn)行人員壓力。
我們認(rèn)為工藝設(shè)備和工藝參數(shù)正常條件下產(chǎn)生的報(bào)警均為虛假報(bào)警。
由于目前傳統(tǒng)DCS的報(bào)警都是定值報(bào)警，而且報(bào)警邏輯是一直生效的，這樣的功能設(shè)計(jì)產(chǎn)生了很多的虛假報(bào)警信息。例如，機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行和環(huán)境溫度變化時(shí)，主蒸汽壓力、煙氣氧量的報(bào)警定值應(yīng)是負(fù)荷的函數(shù)；低壓缸排汽溫度應(yīng)隨環(huán)境溫度變化；當(dāng)一套制粉系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，相關(guān)的負(fù)壓報(bào)警沒(méi)有任何意義，應(yīng)該被閉鎖；又如給泵停運(yùn)時(shí)，相關(guān)壓力、流量報(bào)警點(diǎn)也應(yīng)該被閉鎖等；大量虛假報(bào)警的存在干擾了運(yùn)行人員的注意力，同時(shí)降低運(yùn)行人員對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的信任程度。
在故障診斷和事故預(yù)報(bào)中，針對(duì)目前控制系統(tǒng)存在大量虛假報(bào)警信息的現(xiàn)狀，我們采用如下技術(shù)措施消除虛假報(bào)警(1)運(yùn)用數(shù)學(xué)模型技術(shù)，以對(duì)象模型為基礎(chǔ)，以某個(gè)測(cè)點(diǎn)的影響因素進(jìn)行綜合運(yùn)算，得出此測(cè)點(diǎn)合理數(shù)值，再考慮運(yùn)算和測(cè)量方面誤差，給出此測(cè)點(diǎn)的應(yīng)達(dá)值和報(bào)警上下限，采用這種技術(shù)，我們能夠在第一時(shí)間了解到工藝系統(tǒng)的異常情況，為可能的事故提供預(yù)警手段。
例如，煙道中各級(jí)溫度與爐膛入口處煙氣流量、溫度、蒸汽流量關(guān)，我們可以計(jì)算出煙道各個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度應(yīng)達(dá)值和報(bào)警上下限，以此作為煙道各點(diǎn)溫度的報(bào)警定值和報(bào)警上下限。
(2)我們采用“報(bào)警閉鎖”、“參數(shù)真?zhèn)伪鎰e”等方法與手段，對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行過(guò)濾，使每條報(bào)警“有依可循”，例如當(dāng)一套制粉系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，對(duì)相關(guān)工藝參數(shù)(負(fù)壓、溫度等)的報(bào)警進(jìn)行閉鎖，消除虛假報(bào)警信息，減輕運(yùn)行人員的壓力。提高運(yùn)行人員對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的信任程度，使報(bào)警系統(tǒng)成為幫助實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行的有效工具。
2..2減少重復(fù)報(bào)警信息目前傳統(tǒng)DCS存在大量的重復(fù)報(bào)警信息，例如電廠控制系統(tǒng)需要對(duì)大量溫度群進(jìn)行監(jiān)視，任意一點(diǎn)超限時(shí)就應(yīng)提醒運(yùn)行人員注意，其要求是讓運(yùn)行人員注意某個(gè)設(shè)備運(yùn)行可能存在異常，但是，目前DCS的報(bào)警系統(tǒng)將溫度群的所有測(cè)點(diǎn)作為一條報(bào)警信息，就是說(shuō)，一個(gè)設(shè)備故障就可能產(chǎn)生數(shù)十條報(bào)警信息，干擾了運(yùn)行人員的注意力。
針對(duì)電廠工藝系統(tǒng)特點(diǎn)，采用“報(bào)警容器”方式消除重復(fù)報(bào)警信息，溫度群的所有測(cè)點(diǎn)作為一條報(bào)警信息，減少重復(fù)報(bào)警對(duì)運(yùn)行人員的干擾，使運(yùn)行人員的注意力集中在關(guān)鍵點(diǎn)。
此外，DCS中有大量的冗余測(cè)點(diǎn)，這部分相互冗余的測(cè)點(diǎn)往往會(huì)同時(shí)分別產(chǎn)生報(bào)警，這些報(bào)警在傳遞信息方面是重復(fù)的。如果發(fā)生工藝狀態(tài)的偏離，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)都產(chǎn)生報(bào)警，這樣的報(bào)警信息，我們認(rèn)為是低價(jià)值的。采用綜合的方法，將相近的測(cè)點(diǎn)報(bào)警綜合處理，形成一條報(bào)警信息，信息量大為濃縮，便于運(yùn)行人員的分析處理。
例如低再西管出口壁溫共有10個(gè)測(cè)點(diǎn)，如下低再西47排#1管出口壁溫低再西57排#1管出口壁溫低再西67排#1管出口壁溫低再西77排#1管出口壁溫低再西87排#1管出口壁溫低再西97排#1管出口壁溫低再西7排#1管出口壁溫低再西17排#1管出口壁溫低再西27排#1管出口壁溫低再西37排#1管出口壁溫報(bào)警定值為510，機(jī)組運(yùn)行時(shí)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)參數(shù)同時(shí)越限情況，只要出現(xiàn)報(bào)警，都發(fā)出“低再西排出口壁溫高限報(bào)警”信息，可以大大減少報(bào)警信息量，具體報(bào)警點(diǎn)也可在報(bào)警群中查詢到，類似的溫度群處理還有發(fā)電機(jī)定子線圈溫度群、各大電機(jī)線圈溫度群和軸承溫度等。
2.3對(duì)所有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警，實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全生產(chǎn)全方位監(jiān)控。
目前傳統(tǒng)的DCS由于存在大量的虛假報(bào)警和重復(fù)報(bào)警信息，為了不干擾運(yùn)行人員，所以控制系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)只有30％左右設(shè)置了報(bào)警，但是這樣的措施造成了不能對(duì)很多事故征兆進(jìn)行及時(shí)預(yù)報(bào)。例如一些本體參數(shù)，軸承溫度、電機(jī)溫度、定子線圈溫度等，溫度超高限有個(gè)緩慢的過(guò)程，現(xiàn)場(chǎng)的情況往往是，報(bào)警出現(xiàn)了，事故也就發(fā)生了，簡(jiǎn)單的報(bào)警系統(tǒng)沒(méi)能給運(yùn)行人員提供盡可能長(zhǎng)的預(yù)警時(shí)間。
事實(shí)上控制系統(tǒng)每個(gè)測(cè)點(diǎn)的造價(jià)在5000元以上，并且每個(gè)測(cè)點(diǎn)都是與安全生產(chǎn)息息相關(guān)的，但是目前控制系統(tǒng)的報(bào)警系統(tǒng)又不能實(shí)現(xiàn)對(duì)所有測(cè)點(diǎn)的報(bào)警，此外，在電廠實(shí)際運(yùn)行中也經(jīng)常發(fā)生誤開(kāi)、誤關(guān)設(shè)備導(dǎo)致的事故，而傳統(tǒng)的DCS沒(méi)有判斷設(shè)備工作狀態(tài)是否正常的功能，要運(yùn)行人員監(jiān)視每個(gè)測(cè)點(diǎn)又是不可能的。
因此，故障診斷和事故預(yù)報(bào)系統(tǒng)在消除了虛假報(bào)警和重復(fù)報(bào)警的基礎(chǔ)上，對(duì)控制系統(tǒng)的所有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了報(bào)警，采用邏輯運(yùn)算判斷調(diào)門(mén)卡澀、誤開(kāi)、誤關(guān)判斷等故障；采用“設(shè)備運(yùn)行方式表”監(jiān)視設(shè)備異常狀態(tài)，從而幫助運(yùn)行人員實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全生產(chǎn)的全方位監(jiān)控。
2.4提供預(yù)警手段運(yùn)用仿真技術(shù)，可以快速預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)。以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為起始工況，快速地進(jìn)行仿真計(jì)算，用很短的時(shí)間可以得到較長(zhǎng)時(shí)間以后的運(yùn)行狀態(tài)，使操作人員對(duì)系統(tǒng)未來(lái)的運(yùn)行狀況做到心中有數(shù)。不但可以起到運(yùn)行指導(dǎo)的作用，而且為事故的監(jiān)督和預(yù)測(cè)提供足夠的依據(jù)。
許多故障和事故從出現(xiàn)預(yù)兆、發(fā)展、參數(shù)異常到成為故障和事故都有一個(gè)過(guò)程，并不是在瞬間完成，通過(guò)“參數(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析”、“參數(shù)異常變化分析”，例如通過(guò)對(duì)本體參數(shù)(軸承溫度)實(shí)行“速率報(bào)警”可以預(yù)報(bào)汽輪機(jī)和主要輔機(jī)的潤(rùn)滑、冷卻情況，對(duì)故障和事故征兆進(jìn)行及時(shí)預(yù)報(bào)，避免因潤(rùn)滑、冷卻不當(dāng)出現(xiàn)故障甚至造成停機(jī)事故。
機(jī)組本體參數(shù)如軸承溫度，電流等參數(shù)從正常值到越限有個(gè)過(guò)程，報(bào)警系統(tǒng)不應(yīng)該在本體參數(shù)越限之后才給出報(bào)警，而應(yīng)該在本體參數(shù)還未達(dá)到限定值，但是在此后的一小段時(shí)間內(nèi)有此趨勢(shì)可能會(huì)出現(xiàn)越限的情況提前發(fā)出警告，留給運(yùn)行人員足夠的時(shí)間去處理。
以案例分析形成的故障知識(shí)庫(kù)為基礎(chǔ)，基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析與處理，利用信號(hào)模糊識(shí)別以及推理等原理，實(shí)現(xiàn)在線故障診斷與事故預(yù)報(bào)，幫助運(yùn)行人員在故障尚未發(fā)生或者已經(jīng)發(fā)生的情況下迅速找到故障根源，并輔以操作指導(dǎo)，保證機(jī)組運(yùn)行安全。
2.5對(duì)報(bào)警類別進(jìn)行分級(jí)，突出顯示“主因和預(yù)告報(bào)警”故障診斷和事故預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì)大量的報(bào)警信息進(jìn)行了分類，“首因報(bào)警”是產(chǎn)生參數(shù)異常報(bào)警的首因，例如主要輔機(jī)跳閘、調(diào)門(mén)卡澀、誤開(kāi)、誤關(guān)和設(shè)備狀態(tài)誤動(dòng)等，其優(yōu)先級(jí)最高。
“預(yù)告報(bào)警”是暫時(shí)不影響機(jī)組正常運(yùn)行，但繼續(xù)發(fā)展可能導(dǎo)致事故的報(bào)警信息，例如潤(rùn)滑油壓力低、冷卻水壓力低、濾網(wǎng)差壓高等，其優(yōu)先級(jí)次高。
其他報(bào)警信息則按工藝區(qū)域設(shè)計(jì)，其優(yōu)先級(jí)最低。
按照?qǐng)?bào)警優(yōu)先級(jí)性進(jìn)行劃分后再按工藝區(qū)域設(shè)計(jì)成報(bào)報(bào)警光字牌，如圖2所示，“鍋爐首因”、“鍋爐預(yù)告”、“汽機(jī)首因”、“汽機(jī)預(yù)告”、“電氣首因”、“電氣預(yù)告”、“公共首因”、“公共預(yù)告”報(bào)警區(qū)為運(yùn)行人員首要監(jiān)視區(qū)。
當(dāng)報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，運(yùn)行人員首先要關(guān)注的是“首因報(bào)警”，點(diǎn)擊光字牌可通過(guò)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)幫助運(yùn)行人員在復(fù)雜的條件下迅速找到報(bào)警根源，從而采取適當(dāng)措施，避免事故擴(kuò)大。
當(dāng)報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，如果沒(méi)有出現(xiàn)“首因報(bào)警”，說(shuō)明機(jī)組當(dāng)前可能沒(méi)有事故，運(yùn)行人員這時(shí)要關(guān)注的是“預(yù)告報(bào)警”，點(diǎn)擊光字牌可通過(guò)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)幫助運(yùn)行人員在復(fù)雜的條件下迅速找到異常根源，從而采取適當(dāng)措施，防止演變?yōu)槭鹿?。?dāng)報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，如果沒(méi)有出現(xiàn)“首因報(bào)警”和“預(yù)告報(bào)警”，說(shuō)明機(jī)組當(dāng)前可能沒(méi)有事故和異常，運(yùn)行人員這時(shí)要關(guān)注的是其他報(bào)警光字牌，點(diǎn)擊光字牌可通過(guò)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)幫助運(yùn)行人員在復(fù)雜的條件下迅速找到報(bào)警參數(shù)，一般只要采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)整措施，即可恢復(fù)正常運(yùn)行。
與“首因報(bào)警”和“預(yù)告報(bào)警”相對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)可以為運(yùn)行人員提供操作指導(dǎo)。
2.6以案例分析為基礎(chǔ)，提供事故回放功能。
對(duì)于很多發(fā)生過(guò)的故障，進(jìn)行事后分析，我們發(fā)現(xiàn)在事故發(fā)生之前，已經(jīng)有很多的事故征兆，如果能夠從這些事故征兆中盡快地發(fā)現(xiàn)事故，并及時(shí)采取措施，一些故障是可以避免的，因此，將故障狀態(tài)下的真實(shí)DCS的歷史數(shù)據(jù)記輸入到到虛擬仿真平臺(tái)上，對(duì)事故過(guò)程的運(yùn)行工況、DCS的操作情況進(jìn)行回演，真實(shí)的反映現(xiàn)場(chǎng)事故的實(shí)際情況。“事故回放”可以很清楚的看到事故發(fā)生前的參數(shù)變化、人員的操作及當(dāng)時(shí)的報(bào)警，通過(guò)組織運(yùn)行人員進(jìn)行分析和總結(jié)，可以提供運(yùn)行人員水平，減少今后事故發(fā)生的概率。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明集過(guò)程監(jiān)督、故障診斷、事故分析與預(yù)報(bào)和在線操作指導(dǎo)與一體，具有以下特點(diǎn)(1)提高電廠安全運(yùn)行和管理水平。采用“報(bào)警閉鎖”、“參數(shù)真?zhèn)伪鎰e”、“報(bào)警容器”等方法與手段，對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行過(guò)濾，使每條報(bào)警“有依可循”，消除和避免現(xiàn)有控制系統(tǒng)存在的大量誤報(bào)信息，實(shí)現(xiàn)只要沒(méi)有報(bào)警就可確保機(jī)組運(yùn)行是正常的，機(jī)組運(yùn)行不正常就一定有報(bào)警信息。利用“對(duì)象模型”參數(shù)應(yīng)答值等方法，對(duì)所有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全生產(chǎn)的全方位監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)以“參數(shù)發(fā)展趨勢(shì)”為基礎(chǔ)的本體參數(shù)“速率報(bào)警”以及以對(duì)象模型為基礎(chǔ)的參數(shù)應(yīng)答值報(bào)警，提供預(yù)警手段。以仿真機(jī)為研究平臺(tái)，以案例分析形成的故障知識(shí)庫(kù)為基礎(chǔ)，基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析與處理，利用信號(hào)模糊識(shí)別以及符號(hào)推理等功能，實(shí)現(xiàn)在線故障診斷與事故預(yù)報(bào)，幫助運(yùn)行人員在故障尚未發(fā)生或者已經(jīng)發(fā)生的情況下迅速找到故障根源，并輔以操作指導(dǎo)，保證機(jī)組運(yùn)行安全。將故障狀態(tài)下的真實(shí)DCS的歷史數(shù)據(jù)記錄放到虛擬仿真平臺(tái)上，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行工況、DCS的操作情況進(jìn)行回演、分析、總結(jié)，真實(shí)的反映現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況?！笆鹿驶胤拧笨梢院芮宄目吹绞鹿拾l(fā)生前的參數(shù)變化、人員的操作及當(dāng)時(shí)的報(bào)警，這為事后的事故分析、處理以及故障知識(shí)庫(kù)的完善提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。
(2)優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行，利于環(huán)境保護(hù)。本發(fā)明可大幅度提高設(shè)備的利用率，減少因設(shè)備故障導(dǎo)致停產(chǎn)而造成的直接經(jīng)濟(jì)損失，減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和非計(jì)劃停機(jī)次數(shù)，提高電廠的綜合效益，保證電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少電力污染物的產(chǎn)生。
四

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理2是本發(fā)明故障診斷與事故預(yù)報(bào)報(bào)警信息樹(shù)狀結(jié)構(gòu)圖五具體實(shí)施方式
一種本發(fā)明所述的故障診斷與事故預(yù)報(bào)系統(tǒng)，它包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口和處理模塊，提供多種數(shù)據(jù)接口，完成數(shù)據(jù)的采集和加工處理；實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模塊，為報(bào)警處理模塊提供數(shù)據(jù)服務(wù)，以函數(shù)形式，提供對(duì)實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)的快速查詢；報(bào)警處理模塊，將各種數(shù)據(jù)和信息集成在一起顯示出來(lái)并傳遞給報(bào)警單元和報(bào)警容器進(jìn)行處理，報(bào)警單元是具有不同報(bào)警運(yùn)算功能處理單元，報(bào)警容器是用來(lái)組織和管理報(bào)警單元所產(chǎn)生的報(bào)警信息；故障診斷與事故預(yù)報(bào)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行故障診斷并預(yù)警，并提示運(yùn)行處理建議；事故回放功能模塊，將故障狀態(tài)下的真實(shí)DCS的歷史數(shù)據(jù)記輸入到虛擬仿真平臺(tái)上，對(duì)事故過(guò)程的運(yùn)行工況、DCS的操作情況進(jìn)行回演，真實(shí)的反映現(xiàn)場(chǎng)事故的實(shí)際情況。
故障診斷與事故預(yù)報(bào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，既可單獨(dú)成系統(tǒng)，亦可與第三方DCS系統(tǒng)友好集成，在實(shí)施過(guò)程中有三種方式可供選擇(1)以現(xiàn)有DCS或SIS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，單獨(dú)成系統(tǒng)，形成獨(dú)立報(bào)警工作站；(2)以現(xiàn)有DCS系統(tǒng)為依托，與之集成，替代原有的DCS報(bào)警系統(tǒng)；(3)以現(xiàn)有SIS服務(wù)器為依托，提供報(bào)警信息服務(wù)，進(jìn)行WEB報(bào)警信息發(fā)布。
該項(xiàng)目實(shí)施完成后，將對(duì)火電廠大型機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及事故預(yù)報(bào)等方面都有著十分重要的意義，必將提升企業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備管理的檔次，使火電廠設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和安全性等方面取得全面提高。該系統(tǒng)能全面提升對(duì)火電廠設(shè)備故障進(jìn)行適時(shí)科學(xué)的診斷能力，將在提高設(shè)備的利用率，減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，保障機(jī)器設(shè)備的安全運(yùn)行，預(yù)防事故發(fā)生等方面會(huì)發(fā)揮重要的作用，這也將會(huì)有效地減少機(jī)電設(shè)備運(yùn)行對(duì)環(huán)境造成的污染。
權(quán)利要求
1.一種故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法，將電廠的包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口和處理模塊，提供多種數(shù)據(jù)接口，完成數(shù)據(jù)的采集和加工處理；故障診斷與事故預(yù)報(bào)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行故障診斷并預(yù)警，并提示運(yùn)行處理建議；其特征在于基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的用于過(guò)程控制系統(tǒng)中的過(guò)程監(jiān)督、故障診斷、事故分析與預(yù)報(bào)；并在線操作指導(dǎo)的故障診斷和事故預(yù)報(bào)，以實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模塊，為報(bào)警處理模塊提供數(shù)據(jù)服務(wù)，以函數(shù)形式提供對(duì)實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)的快速查詢；報(bào)警處理模塊，將各種數(shù)據(jù)和信息集成在一起顯示出來(lái)并傳遞給報(bào)警單元和報(bào)警容器進(jìn)行處理，報(bào)警單元對(duì)報(bào)警運(yùn)算功能處理單元，報(bào)警容器組織和管理報(bào)警單元所產(chǎn)生的報(bào)警信息。
2.如權(quán)利要求1所述的故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法，其特征是設(shè)有事故回放功能模塊，將故障狀態(tài)下的真實(shí)DCS的歷史數(shù)據(jù)記輸入到虛擬仿真平臺(tái)上，對(duì)事故過(guò)程的運(yùn)行工況、DCS的操作情況進(jìn)行回演，真實(shí)的反映現(xiàn)場(chǎng)事故的實(shí)際情況。
3.如權(quán)利要求1所述的故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法，其特征是以對(duì)象模型為基礎(chǔ)，以一個(gè)測(cè)點(diǎn)的影響因素進(jìn)行綜合運(yùn)算，得出此測(cè)點(diǎn)合理數(shù)值，再考慮運(yùn)算和測(cè)量方面誤差，給出此測(cè)點(diǎn)的應(yīng)達(dá)值和報(bào)警上下限，采用這種方法，則在第一時(shí)間了解到工藝系統(tǒng)的異常情況，為可能的事故提供預(yù)警手段。
4.如權(quán)利要求1所述的故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法，其特征是采用“報(bào)警閉鎖”、“參數(shù)真?zhèn)伪鎰e”方法，對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)無(wú)根據(jù)的報(bào)警進(jìn)行閉鎖。
5.如權(quán)利要求1所述的故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法，其特征是采用“報(bào)警容器”方式消除重復(fù)報(bào)警信息，將溫度群的所有測(cè)點(diǎn)作為一條報(bào)警信息。
6.如權(quán)利要求1所述的故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法，其特征是對(duì)DCS中的大量的冗余測(cè)點(diǎn)，則將相近的測(cè)點(diǎn)報(bào)警綜合處理，形成一條報(bào)警信息。
7.如權(quán)利要求1所述的故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法，其特征是對(duì)所有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警，采用邏輯運(yùn)算判斷調(diào)門(mén)卡澀、誤開(kāi)、誤關(guān)判斷故障；采用“設(shè)備運(yùn)行方式表”監(jiān)視設(shè)備異常狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全生產(chǎn)全方位監(jiān)控。
8.如權(quán)利要求1所述的故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法，其特征是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為起始工況，快速地進(jìn)行仿真計(jì)算，快速預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)；通過(guò)“參數(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析”、“參數(shù)異常變化分析”，對(duì)故障和事故征兆進(jìn)行及時(shí)預(yù)報(bào)。
9.如權(quán)利要求1所述的故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法，其特征是故障知識(shí)庫(kù)為基礎(chǔ)，基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析與處理，利用信號(hào)模糊識(shí)別以及推理等原理，實(shí)現(xiàn)在線故障診斷與事故預(yù)報(bào)，幫助運(yùn)行人員在故障尚未發(fā)生或者已經(jīng)發(fā)生的情況下迅速找到故障根源，并輔以操作指導(dǎo)，保證機(jī)組運(yùn)行安全。
10.如權(quán)利要求1所述的故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法，其特征是對(duì)報(bào)警類別進(jìn)行分級(jí)，突出顯示“主因和預(yù)告報(bào)警”，將主要輔機(jī)跳閘、調(diào)門(mén)卡澀、誤開(kāi)、誤關(guān)和設(shè)備狀態(tài)誤動(dòng)列為主因報(bào)警；將潤(rùn)滑油壓力低、冷卻水壓力低、濾網(wǎng)差壓高等列為預(yù)告報(bào)警。
全文摘要
一種故障診斷與事故預(yù)報(bào)的設(shè)置方法，將電廠的包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口和處理模塊，提供多種數(shù)據(jù)接口，完成數(shù)據(jù)的采集和加工處理；故障診斷與事故預(yù)報(bào)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行故障診斷并預(yù)警，并提示運(yùn)行處理建議；基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的用于過(guò)程控制系統(tǒng)中的過(guò)程監(jiān)督、故障診斷、事故分析與預(yù)報(bào)；以實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模塊，為報(bào)警處理模塊提供數(shù)據(jù)服務(wù)，以函數(shù)形式提供對(duì)實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)的快速查詢；報(bào)警單元對(duì)報(bào)警運(yùn)算功能處理單元，報(bào)警容器組織和管理報(bào)警單元所產(chǎn)生的報(bào)警信息。本發(fā)明集過(guò)程監(jiān)督、故障診斷、事故分析與預(yù)報(bào)和在線操作指導(dǎo)與一體。
文檔編號(hào)G05B23/00GK1845029SQ20051009541
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者胡歙眉, 曹瑞峰, 程傳良, 劉大禮 申請(qǐng)人:南京科遠(yuǎn)控制工程有限公司