蒸汽喷射泵故障诊断与智能化专家系统

　　真空蒸汽喷射泵故障诊断与智能化专家系统*陆阳，巴德纯，王晓冬，王庆，杨乃恒（东北大学真空与流体工程研究中心，辽宁沈阳110006）给出解决方案故障诊断部分包括推理、判断和自学习功能本系统对蒸汽喷射泵进行在线监测，可极大地提高设备的运行可靠性，在冶金、化工等领域具有广阔的应用前景。

　　故障诊断专家系统近年来已经得到国际学术界的高度重视，尤其是近几年与人工智能相结合，使检测与诊断技术向智能化、数字化方向发展从理论观点来看，故障诊断是属于系统的可观测性问题故障诊断就是根据诊断对象出现的异常征兆，通过理论分析计算并与实际测试相结合来获取知识，判断出对象发生故障的性质和引起故障的原因，并给出解决方案本故障诊断专家系统主要用于大型蒸汽喷射泵大型蒸汽喷射泵主要用于化工、冶金等行业例如在冶金领域，由于各行业对钢材质量和使用性能提出了更高的要求，应尽可能降低钢中氢氮、硫、磷及有害的微量元素含量，炉外精炼技术就能达到上述要求在炉外精炼技术中所用的大型蒸汽喷射泵能否正常稳定运行，以及工作性能的优劣，都将直接影响到炼钢生产的均衡有序的进行、以及生产成本和钢产品的终质量然而在实际炼钢环境下，由于各种内部和外部因素的变化，以及设备在工况下磨损老化，都会对真空泵的性能产生影响。由此带来的危害是使精炼时间延长，钢水质量下降，有时被迫停机检修，导致生产节拍混乱如能将传感器所反应的真空系统状态参数反映到主控室，及时对真空系统的运行做出评价，当发生故障时，根据现场检测的状态参数，利用专家系统即可判断出故障种类和原因，并给出解决方案这样在一定程度上可以避免突发性事故的发生，将以往的事后维修和定期检修改为按设备状态进行维修，做到有的放矢，减少不必要的维修、降低维修费用、提高维修效率，从而提高企业的经济效益1系统组成11硬件部分使用工业控制计算机*A/D卡、IO卡、稳压电源（直流24伏）压力表温度表流量计若干。其中A/D卡是32路光耦隔离的A/D卡，该卡将现场传感器送来的心20mA信号转换成数字信号送入计算机I/O卡是32路光耦隔离数字的I/O卡，接收*基金项目：辽宁省科技基金资助项目，批准号：9910200102真空现场各个控制阀门状态，将数字信号送入计算机硬件结构图如硬件组成结构2软件部分专门知识，包括事实、可行操作与规则等。为了建立知识库，要解决知识获取和知识表示问题知识获取涉及知识工程师如何从专家那里获得专门知识的问题；知识表示则要解决如何用计算机能够理解的形式表达和存储知识的问题，故障知识在本系统的知识库中分三个层次：①有关故障种类知识；②有关故障位置知识；③有关故障量知识127推理机：推理机用于记忆所采用的规则和控制策略的程序，使整个专家系统能够以逻辑方式协调地工作。它根据一定的推理策略从知识库中选择有关知识，对用户提供的证据进行推理，直到得出相应的结论为止，而不是简单地搜索现成的答案128自学习功能：本系统能根据以往的记录，总结规律，相应调整上下限，并能记录发生故障的特征，然后写入知识库，不断丰富知识库如2关键应用软件部分组成结构21数据采集、接收：利用板卡自带的驱动程序，并在程序里做相应连接，可完成板卡信号接收与转换，对数据进行简单处理后导入用VisualBasic编写的程序122界面：又分真空系统、传感器布置图、接收数据、状态判断、故障诊断、数据查询用户管理几个界面，它们和现场环境相对应，以图形方式形象地实时表示出温度、压力、流量的数值123数据库：对真空系统状态的数据记录、处理查询124系统状态分析：读取知识库的变量范围表，对各变量的状态进行判断分析、显示及超限报警提示1 25系统故障分析：能对喷射泵出现的故障进行分析，给出专家意见21程序界面良好的用户界面是一个优秀软件的标志之一。用VisualBasic作界面是很方便的，这也是选用VisualBasic的原因之一。程序的主流程图如所示系统主流程图陆阳，等：蒸汽喷射泵故障诊断与智能化专家系统22数据库管理（便于往SQL数据库移植），以VisualBasic 60作为前台编程语言，以报表生成器DataReport作为辅助工具，在Whdows98操作系统下实现从使用者的角度看，数据库是系统的核心和基础它把系统中大量的数据按一定模型组织起来，提供存储维护、检索数据的功能221数据库的建立信号采样数据库每隔24h由系统自动生成一个与建立时间同名的文件（如2001年1月20日，文件名就是20010120mdb）采样数据库记录一天的工作情况222数据库的组成数据库由3种表组成：状态采样记录表（THHMMSS）、工作情况表（ProcesSNo）和查询打223数据的录入喷射泵工作时，系统每隔30s时间进行一次阀门状态和开关量的采样，采样的结果自动记录入正打开的当前表，作为查询和故障诊断分析的依据。采样过程持续到喷射泵工作结束后90s（即泵停止工作后再采样3次）224查询的实现查询功能主要是针对每一天（选中的某一个数据库）的情况，对这天的工作状态进行查询23打印的实现报表设计器生成数据报表，根据需求打印所需要的记录3讨论本系统的建立从理论到实践上都是可行的，只是还需要在现场和长期的工作中考验及补充知识库这样本系统就会越来越完善