电站故障诊断专家系统和寿命管理在线监测软件开发
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摘要
本文以“鄂尔多斯电力冶金有限责任公司一期(2×330MW)工程厂级监控信息系统(SIS)”为背景,主要对电站过热器、再热器、汽包、转子寿命在线监测模型和故障诊断专家系统进行了研究,论文的主要内容为:
1.分析了过热器、再热器、汽包、高中压缸转子的寿命消耗的主要原因,在此基础之上,根据实时计算的要求提出了各部件相应的寿命在线计算模型。
2.设计和实现了蠕变寿命和低周疲劳寿命通用计算模块。蠕变寿命损耗采用以Robinson法则为基础的时间-分数方法,低周疲劳寿命的计算主要采用美国ASME的计算方法。为了能做到通用,本文根据面向对象的原则设计了蠕变寿命计算模块和低周疲劳寿命计算模块,并将此应用于过热器、再热器、汽包和汽轮机高、中压转子的寿命计算。
3.研究了专家系统的结构、知识获取和表示,分析了故障诊断专家系统知识库,推理算法,置信度计算等的实现。在此基础之上,运用C++语言开发了基于规则和模糊推理的专家系统故障诊断软件并应用与鄂尔多斯电厂SIS中。首次应用模糊聚类(FCM)和决策树方法确定了征兆阈值。根据机理知识、专家经验和相关文献总结了凝汽器真空故障知识库,并对本文建立的专家系统进行了测试,取得了比较好的诊断结果。为了使用户比较容易的对专家系统知识库进行维护,本文还开发了故障诊断专家系统知识库维护模块。
4.对设计模式在SIS软件开发中的应用做了探索性的工作。设计模式是面向对象软件设计经验的总结,它可以有效的改善程序的结构,提高程序的通用性。本文在高温蠕变模块和低周疲劳模块的开发中分别应用了模板模式、策略模式和单件模式,有效的改善了软件结构,提高了模块重用性。
On the background of“Supervisory Information System of ERDOS electric power metallurgy Co. Ltd project (2×300MW)”, On-line life monitoring models of power plant superheater, reheater, drum, turbine rotor and fault diagnosis expert system are studied in the thesis. The main contens are as follows:
1. Life loss reason of power plant superheater, reheater, drum and turbine rotor is studied. Based on the analysis, considering the request of real time calculation, on-line life models are given.
2. General creep life loss and low cycle fatigue life loss calculation modules are designed and implemented. Creep life loss calculation is based on Robinson principle and ASME standard is adopted in low cycle fatigue life loss calculation. For the aim of generalization, creep life loss and low cycle fatigue life loss calculation modules are designed based on object-oriented principle in the thesis. These modules have been used in the life calculation of superheater, reheater, drum and turbine rotor.
3. The structure of expert system, knowledge acquisition and knowledge presentation are researched. The implementation of expert system knowledge base, reasoning algorithm and confidence level calculation is also studied. Based on the theory, fault diagnosis expert system based on rule and fuzzy reasoning is developed using c++ language, which has been used in SIS of ERDOS power plant. Fuzzy c-means and decision tree method are appied in determining the threshold of symptom. At the same time, knowledge base of condenser vacuum fault is built on the basis of mechanism knowledge, expert experience and relative reference. The knowledge base has been used in the testing of expert system and diagnosis result is very good. Knowledge base is also developed in the thesis with which user can easily maintain expert system knowledge base.
4. Using of design patterns in SIS development is explored. Designed patterns are the summary of object oriented software development, which can help improve software architecture and enhance reuse of modules. In the development of creep life loss and low cycle fatigue life loss calculation modules, template pattern, strategy pattern and singleton pattern are used and get good results.
1.分析了过热器、再热器、汽包、高中压缸转子的寿命消耗的主要原因,在此基础之上,根据实时计算的要求提出了各部件相应的寿命在线计算模型。
2.设计和实现了蠕变寿命和低周疲劳寿命通用计算模块。蠕变寿命损耗采用以Robinson法则为基础的时间-分数方法,低周疲劳寿命的计算主要采用美国ASME的计算方法。为了能做到通用,本文根据面向对象的原则设计了蠕变寿命计算模块和低周疲劳寿命计算模块,并将此应用于过热器、再热器、汽包和汽轮机高、中压转子的寿命计算。
3.研究了专家系统的结构、知识获取和表示,分析了故障诊断专家系统知识库,推理算法,置信度计算等的实现。在此基础之上,运用C++语言开发了基于规则和模糊推理的专家系统故障诊断软件并应用与鄂尔多斯电厂SIS中。首次应用模糊聚类(FCM)和决策树方法确定了征兆阈值。根据机理知识、专家经验和相关文献总结了凝汽器真空故障知识库,并对本文建立的专家系统进行了测试,取得了比较好的诊断结果。为了使用户比较容易的对专家系统知识库进行维护,本文还开发了故障诊断专家系统知识库维护模块。
4.对设计模式在SIS软件开发中的应用做了探索性的工作。设计模式是面向对象软件设计经验的总结,它可以有效的改善程序的结构,提高程序的通用性。本文在高温蠕变模块和低周疲劳模块的开发中分别应用了模板模式、策略模式和单件模式,有效的改善了软件结构,提高了模块重用性。
On the background of“Supervisory Information System of ERDOS electric power metallurgy Co. Ltd project (2×300MW)”, On-line life monitoring models of power plant superheater, reheater, drum, turbine rotor and fault diagnosis expert system are studied in the thesis. The main contens are as follows:
1. Life loss reason of power plant superheater, reheater, drum and turbine rotor is studied. Based on the analysis, considering the request of real time calculation, on-line life models are given.
2. General creep life loss and low cycle fatigue life loss calculation modules are designed and implemented. Creep life loss calculation is based on Robinson principle and ASME standard is adopted in low cycle fatigue life loss calculation. For the aim of generalization, creep life loss and low cycle fatigue life loss calculation modules are designed based on object-oriented principle in the thesis. These modules have been used in the life calculation of superheater, reheater, drum and turbine rotor.
3. The structure of expert system, knowledge acquisition and knowledge presentation are researched. The implementation of expert system knowledge base, reasoning algorithm and confidence level calculation is also studied. Based on the theory, fault diagnosis expert system based on rule and fuzzy reasoning is developed using c++ language, which has been used in SIS of ERDOS power plant. Fuzzy c-means and decision tree method are appied in determining the threshold of symptom. At the same time, knowledge base of condenser vacuum fault is built on the basis of mechanism knowledge, expert experience and relative reference. The knowledge base has been used in the testing of expert system and diagnosis result is very good. Knowledge base is also developed in the thesis with which user can easily maintain expert system knowledge base.
4. Using of design patterns in SIS development is explored. Designed patterns are the summary of object oriented software development, which can help improve software architecture and enhance reuse of modules. In the development of creep life loss and low cycle fatigue life loss calculation modules, template pattern, strategy pattern and singleton pattern are used and get good results.
引文
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