基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法在化工過程中的應(yīng)用研究.pdf

1、自Wiener于40年代提出控制論到現(xiàn)在，自動控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、航空、航天、機器人、核電站等各種領(lǐng)域。隨著科學(xué)和工程技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代生產(chǎn)過程日趨大型化、復(fù)雜化，連續(xù)化，其自動化的程度和自動化水平越來越高，但系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性也隨之增加。尤其在某些工程領(lǐng)域中，工藝、設(shè)備和控制系統(tǒng)發(fā)生故障，會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。因此故障診斷技術(shù)的研究近年來越來越受到重視，其理論體系不斷完善，在各種工業(yè)場合都有很多應(yīng)用成果，并且不斷出現(xiàn)新的

2、理論和方法，其中采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行故障診斷是一種重要的智能故障診斷方法，每年都有大量的相關(guān)論文出現(xiàn)。 該文根據(jù)廣東省國際合作項目“煉油廠蒸餾裝置生產(chǎn)過程智能監(jiān)控與事故預(yù)報系統(tǒng)的研究”的目標(biāo)和主要研究內(nèi)容，對一典型的石化過程工藝和控制中的故障診斷問題進(jìn)行了研究，具體的研究對象是廣州石化廠常減壓(一)裝置中的常壓B區(qū)部分，主要設(shè)備有初餾塔、常壓塔以及加熱爐等。這一裝置的穩(wěn)定運行非常重要，直接關(guān)系到后續(xù)工藝的穩(wěn)定生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量。因此

3、如何采用有效的方法對其進(jìn)行監(jiān)測和故障預(yù)報是殛待解決的問題。 該論文對上述內(nèi)容進(jìn)行了研究和開發(fā)，取得了以下有益的結(jié)果： 1.該項目采用INTEMOR(INTElligentMonitoringOn-lineReal-timeSystem)軟件構(gòu)造和開發(fā)智能監(jiān)測和事故預(yù)報系統(tǒng)，對該裝置的運行進(jìn)行在線監(jiān)視和事故預(yù)警。該系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試已初步應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，并且成功地預(yù)報過工藝過程和設(shè)備的異常狀況，如對加熱爐輻射室溫差過大產(chǎn)生報警。

4、 2.其中故障診斷部分采用了專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種方法，并重點討論了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在這一領(lǐng)域應(yīng)用的可行性。具體的做法是采用產(chǎn)生式規(guī)則構(gòu)建知識庫，在此基礎(chǔ)上針對系統(tǒng)常見的加熱爐故障，選取對其影響較大的四個變量作為輸入，并定義一個故障參數(shù)Y作為輸出，采用改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對樣本進(jìn)行訓(xùn)練。這一方法能彌補基于產(chǎn)生式規(guī)則的知識庫的某些不足，對系統(tǒng)的故障診斷和預(yù)報有一定的作用。 3.另外，該文還選取了在化工行業(yè)常用的連續(xù)攪拌反應(yīng)釜(CSTR

5、)為對象，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在故障診斷中的應(yīng)用做進(jìn)一步研究。該文基于“等價偏差思想”，針對特定的CSTR，提出了一種基于改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的集成傳感器故障診斷方法。該方法用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立傳感器故障模型，對系統(tǒng)的狀態(tài)和故障參數(shù)進(jìn)行在線估計，然后將故障參數(shù)與修正的Bayes分類算法(MB算法)相結(jié)合，進(jìn)行傳感器故障在線檢測、分離和估計。該集成故障診斷方法能夠?qū)Χ嘀貍鞲衅鞴收线M(jìn)行快速準(zhǔn)確的分離和估計。由于各種傳感器故障對狀態(tài)估計值影響極小，因此，傳感

6、器故障對基于狀態(tài)估計值構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)影響極小，使得該控制系統(tǒng)具有容錯控制能力。仿真結(jié)果表明，當(dāng)系統(tǒng)中兩個傳感器都發(fā)生故障時，對濃度設(shè)定點的跟蹤精度幾乎沒有任何影響，表明改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)狀態(tài)估計準(zhǔn)確。同時由于采用狀態(tài)反饋控制，因此該控制系統(tǒng)具有對傳感器故障的容錯性。從仿真曲線可以看出，故障被及時檢測出來，其幅值估計也較準(zhǔn)確。 最后，該文根據(jù)上述結(jié)果，總結(jié)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于故障診斷的優(yōu)缺點，并對其今后的發(fā)展方向做了一點探討。