許華松

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)，我國(guó)在水電機(jī)組故障的診斷技術(shù)方面有了非常快的發(fā)展，本文主要將資料和國(guó)內(nèi)外的發(fā)展進(jìn)行結(jié)合，對(duì)水電機(jī)組發(fā)生故障的診斷技術(shù)進(jìn)行了論述，并對(duì)故障診斷方面的技術(shù)運(yùn)用進(jìn)行了分析。同時(shí)，針對(duì)水電機(jī)組在發(fā)展中的特點(diǎn)，對(duì)水電機(jī)組發(fā)生故障診斷的內(nèi)容進(jìn)行了論述，對(duì)現(xiàn)階段水電行業(yè)所應(yīng)用的診斷技術(shù)做了分析，并對(duì)其發(fā)展做了展望。

關(guān)鍵詞：水電機(jī)組；發(fā)生故障；診斷技術(shù)；應(yīng)用發(fā)展

對(duì)水電機(jī)組的狀態(tài)進(jìn)行檢修，這是把水電機(jī)組在運(yùn)行中的狀態(tài)作為前提的預(yù)防維修的手段，它按照機(jī)組狀態(tài)的監(jiān)測(cè)以及故障診斷的系統(tǒng)所提供的信息，在統(tǒng)計(jì)分析與數(shù)據(jù)處理的作用下，對(duì)機(jī)組的整體以及部件劣化的程度進(jìn)行分析，還能在故障出現(xiàn)之前可以有計(jì)劃地展開(kāi)針對(duì)性的維修，可以非常明顯地對(duì)水電機(jī)組在運(yùn)行中的可靠性作一保障，對(duì)機(jī)組在維修中的周期進(jìn)行延長(zhǎng)，減少水電機(jī)組在檢修中的費(fèi)用。

一、故障診斷技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

在這幾年的發(fā)展下，關(guān)于狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面的技術(shù)，已經(jīng)在水電廠有了非常大的發(fā)展，然而故障診斷方面的技術(shù)的進(jìn)一步研究，還是有很多都在理論階段停留，在實(shí)際應(yīng)用中也只是停留在機(jī)組的某部件以及某種故障方面的具體診斷，可以對(duì)狀態(tài)檢修有一定的指導(dǎo)作用，然而相對(duì)成熟的在故障診斷方面的系統(tǒng)截止現(xiàn)在依然沒(méi)有。

就國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品而言，多數(shù)都是沒(méi)有智能化的對(duì)故障進(jìn)行診斷的功能，只是對(duì)機(jī)組運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行提供，從而為工程人員在處理以及分析問(wèn)題的過(guò)程中提供依據(jù)，采用人工的方式，對(duì)機(jī)組的健康狀態(tài)以及潛在的故障展開(kāi)判斷。從國(guó)外產(chǎn)品系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上來(lái)看，其是非常完整的，截止現(xiàn)在，已經(jīng)初步形成了具有智能化地對(duì)故障進(jìn)行診斷的功能，涉及到故障庫(kù)平臺(tái)和征兆輸入的接口以及規(guī)則編輯的工具以及診斷結(jié)果等方面的功能。然而在水電行業(yè)的具體應(yīng)用中還是非常少的，而且并不能對(duì)故障進(jìn)行定位，其在輸出的結(jié)果上還是要依靠技術(shù)人員以及專家進(jìn)行最終的分析和判斷，所以，在對(duì)診斷進(jìn)行后期的處理時(shí)，還是需要全面地研究并對(duì)其作一開(kāi)發(fā)。

二、故障診斷的具體方法

對(duì)水電機(jī)組出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷時(shí)，必須對(duì)機(jī)組狀態(tài)的具體特征以及故障征兆進(jìn)行提取，隨后再對(duì)故障展開(kāi)推理并識(shí)別，緊接著，對(duì)故障趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)以及結(jié)果分析。在這一過(guò)程中，對(duì)故障的進(jìn)一步推理以及識(shí)別方法，是在研究當(dāng)中比較受關(guān)注的話題，經(jīng)過(guò)多年來(lái)的發(fā)展，故障診斷的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，截至目前為止，不同原理指導(dǎo)下的方法已經(jīng)形成。具體的診斷方法包括：在規(guī)則診斷下的方法、在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)下的方法、在故障樹(shù)下的方法、在斯網(wǎng)絡(luò)指導(dǎo)下的方法等。

（一）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)指導(dǎo)下的診斷方法

所謂人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，主要是指對(duì)人類的神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行模擬的一種技術(shù)，集傳輸和處理信息為一體。在20世紀(jì)40年代初期，Mcculloch與Pitts首次提出了對(duì)神經(jīng)元的模擬，在之后的很快一段時(shí)間中，其就形成了和專家系統(tǒng)兩者并列的一種人工智能化的技術(shù)，在規(guī)則指導(dǎo)下的專家系統(tǒng)進(jìn)行比較，人工化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自身具有個(gè)性鮮明地容錯(cuò)以及自學(xué)習(xí)與自適應(yīng)等方面的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)展開(kāi)應(yīng)用，讓其在故障診斷中能夠清晰地對(duì)識(shí)別過(guò)程有所認(rèn)識(shí)。在大量的狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量下，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由測(cè)試空間中向故障空間進(jìn)行影射，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的診斷。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練之后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行儲(chǔ)存，可以直接地從定量和歷史故障中的進(jìn)行學(xué)習(xí)。能夠按照對(duì)象中的歷史數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)作一訓(xùn)練，隨后把該信息和現(xiàn)階段的測(cè)量數(shù)據(jù)之間作一比較，從而對(duì)故障進(jìn)行確定。

人工化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在樣本的學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，在大量的實(shí)例學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)全職作一修正，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)獨(dú)一輸入和輸出兩者之間的關(guān)系進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。就水電機(jī)組來(lái)說(shuō)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)在建立中的時(shí)間并不是很長(zhǎng)，在機(jī)組的實(shí)際發(fā)生幾率上也是非常低的，所以對(duì)事故實(shí)例的獲取并不是很豐富，鑒于此，神經(jīng)化的網(wǎng)絡(luò)診斷的運(yùn)用是比較困難的。然而由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自身存在的一些特征，可以在一定程度上對(duì)機(jī)組設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確性和有效性，在實(shí)際的應(yīng)用中診斷方法是非常直觀的和有效的，有助于計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)，易于和其他類型地診斷方法進(jìn)行結(jié)合，并對(duì)故障作一診斷。現(xiàn)階段，在規(guī)則指導(dǎo)下的專家系統(tǒng)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法之間相互結(jié)合，利用專家系統(tǒng)在組織結(jié)構(gòu)中的優(yōu)點(diǎn)以及對(duì)于神經(jīng)化網(wǎng)絡(luò)的具體學(xué)習(xí)，這是當(dāng)前在研究以及應(yīng)用中發(fā)展的一個(gè)必要趨勢(shì)。如圖一所示，冷卻截止進(jìn)口溫度的隸屬函數(shù)圖；圖二為導(dǎo)軸承的擺渡函數(shù)圖。

（二）在規(guī)則指導(dǎo)下的診斷方法

所謂在規(guī)則指導(dǎo)下的推理方法，主要是指知識(shí)工程師在專家系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建過(guò)程中比較多見(jiàn)的方式之一，同時(shí)，其也是目前在實(shí)踐當(dāng)中應(yīng)用比較多的一種方法，主要原因在于多數(shù)比較成功的在規(guī)則指導(dǎo)下的專家系統(tǒng)的實(shí)例以及可行性的在規(guī)則指導(dǎo)下的專家系統(tǒng)工具的全面出現(xiàn)。但是在規(guī)則指導(dǎo)下的專家系統(tǒng)在工作中的模型，也就是人們經(jīng)常說(shuō)的產(chǎn)生式規(guī)則，盡管其的思想是非常簡(jiǎn)單的，然而非常有效。可以將產(chǎn)生式規(guī)則看做是專家系統(tǒng)運(yùn)行的前提，從專家系統(tǒng)方面來(lái)看，其主要由產(chǎn)生式系統(tǒng)逐漸發(fā)展而成的，現(xiàn)階段中，相對(duì)成熟以及系統(tǒng)化、整體化的水電機(jī)組對(duì)故障進(jìn)行診斷的系統(tǒng)，都是在該推理方法下開(kāi)展的。

對(duì)水電機(jī)組來(lái)說(shuō)，事實(shí)是非常重要的，其是水電機(jī)組中的所有部件以及故障重要部分，而且其中還具備非常簡(jiǎn)單的關(guān)系，所遵循的規(guī)則是指故障發(fā)生時(shí)的推理，與征兆以及和故障有所對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

（三）故障診斷技術(shù)在發(fā)展中的趨勢(shì)

目前在對(duì)機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及故障診斷的系統(tǒng)發(fā)展中，還并未完全地對(duì)機(jī)組發(fā)生的一切故障進(jìn)行避免，然而優(yōu)良的水電機(jī)組的故障診斷系統(tǒng)應(yīng)該可以提供兩個(gè)非常主要的功能，一方面是在故障還沒(méi)有發(fā)生的過(guò)程中，對(duì)機(jī)組在運(yùn)行中的健康狀態(tài)以及故障預(yù)警進(jìn)行提供，防止并預(yù)防故障的發(fā)生，在一定程度上對(duì)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的檢修提供一定的技術(shù)支持，另一方面是在故障就要發(fā)生或者已經(jīng)發(fā)生的過(guò)程中，要對(duì)其產(chǎn)生的故障影響以及事故后果不斷減小，還要對(duì)其進(jìn)行一定的后期維修。除此之外，故障診斷指導(dǎo)下的專家系統(tǒng)還能夠讓水電廠與水電專家在多年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)中對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行掌握，主要表現(xiàn)在兩點(diǎn)：一是傳感器技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)兩者的發(fā)展，例如超聲波技術(shù)和聲發(fā)射技術(shù)以及熱成像的診斷技術(shù)與油樣的分析技術(shù)等都越來(lái)越成熟，對(duì)故障診斷方面的技術(shù)能夠在水電機(jī)組中應(yīng)用的范圍進(jìn)行了擴(kuò)展；二是在計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展方面，讓水電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)工藝不斷完善。還讓實(shí)時(shí)診斷儼然形成。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在國(guó)家電力企業(yè)不斷發(fā)展以及對(duì)故障診斷加大研究的背景下，關(guān)于水電機(jī)組故障技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越被制造廠和電廠等部門重視，通過(guò)對(duì)水電站所發(fā)生故障的診斷技術(shù)的深入了解，對(duì)故障診斷中存在的問(wèn)題明晰，并加大對(duì)其的研究力度，在此基礎(chǔ)上，更快、更好地促進(jìn)水電機(jī)組中故障診斷工藝的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘羅平，唐波，周葉，唐澍.水電機(jī)組故障診斷技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2010，03：107-109+139.

[2]邱虹.隨機(jī)近鄰嵌入分析方法及其在水電機(jī)組故障診斷中的應(yīng)用[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2014.

[3]黃瓊芳.特征加權(quán)組稀疏模式分析算法及其在水電機(jī)組故障診斷中的應(yīng)用[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2015.endprint