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        基于故障樹的可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置故障診斷知識(shí)庫(kù)建立

        2014-05-07 01:35:54孫艷秋
        船電技術(shù) 2014年2期
        關(guān)鍵詞:發(fā)電機(jī)故障診斷船舶

        孫艷秋

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        基于故障樹的可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置故障診斷知識(shí)庫(kù)建立

        孫艷秋

        (渤海船舶職業(yè)學(xué)院,遼寧葫蘆島 125000)

        本文以故障樹為工具,對(duì)實(shí)際應(yīng)用中可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置的故障類型、可能故障原因進(jìn)行分析總結(jié),建立了基于故障樹的可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置故障診斷知識(shí)庫(kù),為進(jìn)一步創(chuàng)建船舶同步發(fā)電機(jī)智能故障診斷系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

        相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置 故障樹 知識(shí)庫(kù)

        0 引言

        可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置是船舶無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)常用的調(diào)壓裝置,其作用是自動(dòng)控制發(fā)電機(jī)輸出電壓的恒定和并聯(lián)運(yùn)行時(shí)無(wú)功功率的合理分配。調(diào)壓裝置一旦發(fā)生故障,會(huì)影響到整個(gè)船舶電力系統(tǒng)電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性,甚至?xí)<按白鳂I(yè)和航行安全。因此,對(duì)可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置故障的及時(shí)診斷和分析是非常重要的。

        1 可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置簡(jiǎn)介

        可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置主要由相復(fù)勵(lì)勵(lì)磁裝置和電壓校正器(AVR)兩部分組成。按照電壓校正器與相復(fù)勵(lì)部分組合形式的不同,可分為:可控移相電抗器、可控電流互感器、可控飽和電抗器分流和可控硅分流4種形式。

        圖1為可控硅分流型相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置結(jié)構(gòu)圖。裝置由移相電抗器(L)、相復(fù)勵(lì)變壓器(T)、測(cè)量電路(CL)、移相觸發(fā)電路(CF)、晶閘管整流模塊(UR)和比較電路(BJ)組成。

        由電壓校正器AVR測(cè)量發(fā)電機(jī)電壓的變化,再由電壓校正器AVR輸出的電流控制可控硅的導(dǎo)通角,從而改變勵(lì)磁電路的分流大小,以達(dá)到電壓偏差的可控調(diào)節(jié)。電壓調(diào)節(jié)過(guò)程如下:?jiǎn)螜C(jī)運(yùn)行時(shí),在發(fā)電機(jī)負(fù)載電流增加的情況下,發(fā)電機(jī)電壓趨于下降(由于電樞反應(yīng)電抗壓降的原因)。而在電壓校正器AVR的測(cè)量部分,發(fā)電機(jī)電壓整流后的直流電壓克服穩(wěn)壓管的基準(zhǔn)電壓后,其電壓差下降,使電壓差控制的可控硅觸發(fā)角減小,導(dǎo)通角增加,輸出勵(lì)磁電流增大,發(fā)電機(jī)電壓下降得到補(bǔ)償。

        圖1 可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置結(jié)構(gòu)圖

        2 調(diào)壓裝置故障診斷知識(shí)庫(kù)建立

        故障樹模型作為一個(gè)基于研究對(duì)象結(jié)構(gòu)、功能特征的行為模型,結(jié)合形象、直觀的圖形演繹法,圍繞某些特定的故障狀態(tài)進(jìn)行層層深入的分析,表達(dá)系統(tǒng)內(nèi)在聯(lián)系,并指出元部件故障與系統(tǒng)故障之間的邏輯關(guān)系,找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié);故障診斷知識(shí)庫(kù)是綜合利用多個(gè)專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)建立起來(lái)的故障診斷知識(shí)表示,其知識(shí)之間具有故障樹所特有的層次關(guān)系,即知識(shí)庫(kù)中的一個(gè)結(jié)論性知識(shí)可能是另一個(gè)結(jié)論知識(shí)的前提條件,根據(jù)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí),通過(guò)某種推理邏輯,可確定故障類型和故障原因。[1,3]基于故障樹建立可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置故障診斷知識(shí)庫(kù)能夠體現(xiàn)故障診斷知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)性和因果性,知識(shí)庫(kù)的原型內(nèi)容如下。

        2.1 發(fā)電機(jī)不能起壓

        首先我們建立發(fā)電機(jī)不能起壓故障樹,如圖2所示。從故障特征可得以下規(guī)則:

        1) 如果發(fā)電機(jī)無(wú)剩磁電壓,那么發(fā)電機(jī)應(yīng)充磁;

        2) 如果發(fā)電機(jī)不能起壓,且有剩磁電壓;那么勵(lì)磁回路故障;

        3) 如果剩磁電壓極性正確:且電刷、轉(zhuǎn)子未開路;那么,相復(fù)勵(lì)裝置故障;

        4) 如果相復(fù)勵(lì)裝置故障:那么整流器故障,可信度為X1;移相電抗器開路,可信度為X2;復(fù)勵(lì)變壓器故障,可信度為X3。

        這里一個(gè)故障有多種原因,每個(gè)原因的可能性不一樣,則要根據(jù)元件的失效率或?qū)<覀兊慕?jīng)驗(yàn)給出可信度X1、X2和X3[4]。

        2.2 發(fā)電機(jī)空載電壓低于額定電壓

        建立發(fā)電機(jī)空載電壓低于額定電壓時(shí)的故障樹,如圖3所示。從故障特征可得以下規(guī)則:

        圖2 發(fā)電機(jī)不能起壓故障樹

        圖3 Uf0>Ufe故障樹

        2.3 發(fā)電機(jī)空載電壓高于額定電壓

        根據(jù)演繹法,同樣可建造出發(fā)電機(jī)空載電壓高于額定電壓故障樹,如圖4所示。由故障樹可得如下幾條規(guī)則:

        圖4 Uf0>Ufe故障樹

        2) 如果校正器無(wú)調(diào)節(jié)作用;那么VT開路,可信度為X1;分流電阻開路,可信度為X2;VT無(wú)觸發(fā)脈沖,可信度為X3;

        3) 如果VT無(wú)觸發(fā)脈沖:那么CF觸發(fā)電路故障,可信度為X4;比較橋故障,可信度為X5;測(cè)量回路故障,可信度為X6;

        2.5 發(fā)電機(jī)運(yùn)行中突然不發(fā)電

        建立發(fā)電機(jī)運(yùn)行中突然不發(fā)電故障樹如圖5所示。由故障特征可得如下規(guī)則:

        1) 如果發(fā)電機(jī)突然不發(fā)電,那么可能整流器擊穿、勵(lì)磁回路開路、電抗器或相復(fù)勵(lì)變壓器線圈短路;

        2) 如果移相電抗器鐵心松動(dòng),以致氣隙減小,自勵(lì)分量減小,使端電壓下降,失電壓保護(hù)而跳閘[5]。

        圖5 運(yùn)行中突然不發(fā)電故障樹

        2.6 當(dāng)負(fù)載增加時(shí),發(fā)電機(jī)電壓大幅度下降

        建立負(fù)載增加時(shí)發(fā)電機(jī)電壓大幅度下降故障樹如圖6所示。由故障樹可得如下幾條規(guī)則:

        1) 如果負(fù)載增加時(shí),發(fā)電機(jī)電壓大幅度下降,說(shuō)明勵(lì)磁電流無(wú)法補(bǔ)償電樞反應(yīng),造成端電壓下降,則整流橋開路或一相無(wú)觸發(fā)脈沖;

        2) 如果勵(lì)磁電流無(wú)調(diào)節(jié)作用,那么VT開路,可信度為X1;一相無(wú)觸發(fā)脈沖,可信度為X2;

        3) 如果VT無(wú)觸發(fā)脈沖:那么CF觸發(fā)電路故障,可信度為X3;比較橋故障,可信度為X4;測(cè)量回路故障,可信度為X5;

        4) 如果移相電抗器、整流器、相復(fù)勵(lì)變壓器無(wú)開路,那么調(diào)換相復(fù)勵(lì)變壓器電流繞組和電壓繞組極性一致,檢修調(diào)速器,將鐵心調(diào)回原位,固定好。

        圖6 當(dāng)負(fù)載增加時(shí),發(fā)電機(jī)電壓大幅度下降

        3 結(jié)束語(yǔ)

        隨著船舶大型化和自動(dòng)化的不斷提高,船舶電力系統(tǒng)的容量和控制系統(tǒng)更加復(fù)雜,對(duì)于船上電氣工作人員來(lái)說(shuō),船舶同步發(fā)電機(jī)及其調(diào)壓裝置故障診斷與維修已不再是一件(下轉(zhuǎn)第73頁(yè))容易的事。以故障樹為工具,建立可控相復(fù)勵(lì)調(diào)壓裝置故障診斷知識(shí)庫(kù),有助于解決調(diào)壓裝置故障診斷的盲目性問(wèn)題,及早識(shí)別故障、診斷故障和排除故障,具有參考和推廣應(yīng)用價(jià)值。

        [1] 楊家濤. 基于CLIPS的船舶機(jī)艙設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)研究[D]. 武漢理工大學(xué)碩士論文,2012. 06

        [2] 阮礽忠. 船舶電氣設(shè)備維修技術(shù)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2013.01.

        [3] 王文義. 船舶電站[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué)出版社, 2006.07

        [4] 控制系統(tǒng)故障診斷與容錯(cuò)控制的分析和設(shè)計(jì)[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2008.02.

        [5] 中國(guó)海事服務(wù)中心組織編寫. 船舶電氣與自動(dòng)化[M]. 大連: 大連海事大學(xué)出版社, 2012.06.

        Designing of Fault Diagnosis Knowledge Database for Controllable Phase-compounding Excitation System Based on Fault Trees

        Sun Yanqiu

        (Bohai Shipbuilding Vocational College, Huludao, Liaoning 125000)

        U665

        A

        1003-4862(2014)02-0062-03

        2013-11-12

        孫艷秋(1970-),女,碩士/副教授。研究方向:船舶電氣及自動(dòng)化技術(shù)。

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