本发明专利技术公布了一种塔式太阳能热发电站定日镜故障诊断分析方法，所述方法如下：针对方位角、高度角、齿轮箱油温等容易利用传感器信息进行诊断的测量传感器，采用数据采集传感器采集故障信号，故障信号经过分类和预处理后与专家诊断系统知识库中预先存储好的专家知识进行匹配，从方法库中调用监控指标，搜索出已发生的故障征兆，接着提取征兆-故障规则表，对所有可能的故障原因进行搜索，然后通过故障-征兆规则表逐一验证所有可能的故障原因中其它征兆是否成立，若有故障成立，则推理出故障诊断结果；针对齿轮故障诊断，采用径向基人工神经网络（RBFNN）的方法来诊断其故障；对定日镜采用诊断技术后，可以保证吸热器及其附属设备的安全。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳能热发电站中的关键设备定日镜的故障诊断技术，具体的说是一种基于专家系统和人工智能并行的太阳能塔式热发电站定日镜的故障诊断分析方法， 属于能源动力工程和自动控制工程领域。
技术介绍
塔式太阳能热发电站是利用独立跟踪太阳的定日镜场，将太阳光聚集到固定在塔顶部的吸热器上，用以产生高温，加热工质产生过热蒸汽或高温气体，驱动汽轮机发电机组或燃气轮机发电机组发电，从而将太阳能转换为电能。塔式太阳能热发电站主要包括定日镜场系统、太阳能吸热器、传热储能系统、动力及辅助加热子系统，各子系统之间紧密耦合， 相互协调。由于太阳能辐射的时空不稳定、非均勻和瞬变性，各个系统和设备长期运行在高温高热流和暂态瞬变等极端情况下，并要求多种运行模式快速切换，极易造成各子系统和设备的运行故障，给试验和生产带来了损失。定日镜是太阳能塔式热发电中的关键设备之一，其总的投资大约占热发电场总投资的一半。定日镜一般采用双轴传动机构，分别为方位角和高度角传动机构。传动机构流程为异步电机-减速器-齿轮-横轴、立轴结构-反射镜。而定日镜在反射太阳能到吸热器的过程中，如果定日镜故障，则辐射的太阳能会作用在吸热器的外表面或者其它的关键设备上，给设备和系统带来了较大的安全隐患。故障诊断技术是一门综合性技术，它的开发涉及多门学科，如现代控制理论、可靠性理论、数理统计、模糊集理论、信号处理、模式识别、人工智能等学科理论。故障诊断包括信号检测、特征提取、状态识别和预报决策等四个工作程序。信号检测是指按照不同诊断目的和对象，选择最便于诊断的状态信号，使用传感器、数据采集器等技术手段，加以检测与采集，属于初始模式；特征提取是指将初始模式的状态信号通过信号处理，进行放大或压缩、形式变换、去除噪声干扰，以提取故障特征，形成待检模式；状态识别是指根据理论分析结合故障案例，并采用数据库技术建立起来的故障档案为基准模式，把待检模式与基准模式进行比较和分类，即可区别设备的正常与异常；预报决策是指经过判别，对属于正常状态的可继续检测，重复以上程序，对属于异常状态的，则要查明故障情况，做出发展趋势分析， 估计后期发展和可继续运行的时间，以及根据问题所在提出控制措施和维修决策。现有的故障诊断技术主要分为两大类，即基于模型的故障诊断技术和无模型的故障诊断技术。基于模型的故障诊断技术的核心思想是用解析冗余取代硬件冗余，以系统的数学模型为基础，利用观测器(组)、等价空间方程、Kalman滤波器、参数模型估计和辨识等方法产生残差，然后基于某种准则或阀值对该残差进行评价和决策。但是，由于现代化控制系统的复杂性，许多控制系统的建模是非常困难的，难以精确完善地建立系统模型。无模型的故障诊断技术包括基于信号处理方法和基于人工智能方法，其日益受到国内外学者的关注。目前，国际上已建成或正在建的塔式太阳能热发电站工程30余座，但均未见有关于的塔式太阳能热发电定日镜故障诊断分析和方法的公开报道。
技术实现思路
技术问题定日镜实太阳能塔式热发电的关键设备之一，需要完成把太阳能反射到吸热器的入口中，如果定日镜故障，则辐射的太阳能会作用在吸热器的外表面或者其它的关键设备上，如电缆、控制器或运行人员等，给设备、系统运行和运行人员安全带来了安全隐患。本专利技术目的是针对现有技术存在的缺陷提供。技术方案本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案本专利技术，其特征所述方法如下采用数据采集传感器采集故障信号，所述故障信号经过分类和预处理后与专家诊断系统知识库中预先存储好的专家知识进行匹配，从方法库中调用监控指标，搜索出已发生的故障征兆，接着提取征兆-故障规则表，对所有可能的故障原因进行搜索，然后通过故障-征兆规则表逐一验证所有可能的故障原因中其它征兆是否成立，若有故障成立，则推理出故障诊断结果，并查找该故障现象对应的处理措施，得到故障诊断与处理的措施；当专家系统知识库中搜索不到完全匹配的故障，则调用RBF神经网络进行推理，得出诊断结果。所述传感器包括振动传感器和转速传感器；在齿轮箱传动系统中，齿轮的啮合振动通过轴传至轴承，由轴承座传至箱体，在轴承座沿垂直方向安装加速度传感器，加速度传感器用黏合剂固定在箱体上；在齿轮箱与电机的联轴器作为转速的测试对象，选用电涡流传感器作为转速传感器进行转速检测。本专利技术针对方位角、高度角、齿轮箱油温等容易利用传感器信息进行诊断的测量传感器，采用专家知识的方法来实现诊断；针对齿轮故障诊断，采用径向基人工神经网络 (RBFNN)的方法来诊断其故障。有益效果本专利技术对于通过专家知识和人工神经网络相结合的故障诊断方法总体具有诊断准确可靠的优点。即对不容易直接通过传感器分析的故障，采用人工智能(人工神经网络)的方法抽取其故障特征，对容易通过传感器分析故障采用专家知识的方法来直接实现诊断。这种方法发挥了两种诊断方法各自的优点，提高了诊断的可靠性。附图说明图1:故障诊断系统；图2 定日镜传动系统典型结构；图3:RBF神经网络；图4 =RBF神经网络故障诊断。具体实施方式为了减少定日镜故障对太阳能塔式热发电过程的安全隐患，提高定日镜运行的安全性和可靠性。专利技术采用专家系统和RBF人工神经网络相结合的定日镜故障诊断方法，实现对故障实现早发现、早预判和早处理。对定日镜的变速齿轮箱系统故障不容易直接通过传感器分析的故障，采用人工神经网络的方法来诊断其故障，而除齿轮箱外的一般容易通过传感器分析故障原因的采用专家知识的方法来实现诊断。(1)专家系统诊断专家系统的诊断过程中，系统实时接收现场运行数据，经过分类和预处理，与知识库中预先存储好的专家知识进行匹配，从方法库中调用监控指标，搜索出已发生的故障征兆，接着提取征兆-故障规则表，对所有可能的故障原因进行搜索，然后通过故障-征兆规则表逐一验证所有可能的故障原因中其它征兆是否成立，若有故障成立，则推理出故障诊断结果，并查找该故障现象对应的处理措施，得到故障诊断与处理的措施。专家系统诊断的故障种类、故障识别方法以及处理的措施如表1所示。表1专家系统诊断的故障种类、故障识别方法以及处理的措施故障代码故障种类故障识别方法检查和处理措施001方位角左限位开关故障方位角小于等于0度或长期不动检查限位开关供电，测两端电源，若故障则更换限位开关002方位角右限位开关故障方位角大于等于180度或长期不动检查限位开关供电，测两端电源，若故障则更换限位开关003高度角上限位开关故障高度角小于等于0度或长期不动检查限位开关供电，测两端电源，若故障则更换限位开关004高度角下限位开关故障高度角大于等于180度或长期不动检查限位开关供电，测两端电源，若故障则更换限位开关005方位角编码器故障定日镜方位角读数跳跃或信号丢失检查编码器读数是否有连续或信号丢失，若故障则更换编码器006高度角编码器故障定日镜高度角读数跳跃或信号丢失检查编码器读数是否有连续或信号丢失，若故障则更换编码器007齿轮箱油位低油位传感器数值超出正常范围或长期不动检查油位传感器以及回路接线，若油位低则加油脂008齿轮箱油温油温传感器数值超出正常范围或长期不动检查油温传感器和齿轮箱的传感器额定值，若油脂少则增加油脂009网络中继器故障或通信故障数据包丢失检查中继器设备，若故障则更换网络中继器或检查通信系统010控制失效故本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种塔式太阳能热发电站定日镜故障诊断分析方法，其特征所述方法如下：采用数据采集传感器采集故障信号，所述故障信号经过分类和预处理后与专家诊断系统知识库中预先存储好的专家知识进行匹配，从方法库中调用监控指标，搜索出已发生的故障征兆，接着提取征兆－故障规则表，对所有可能的故障原因进行搜索，然后通过故障－征兆规则表逐一验证所有可能的故障原因中其它征兆是否成立，若有故障成立，则推理出故障诊断结果，并查找该故障现象对应的处理措施，得到故障诊断与处理的措施。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘德有，许昌，郭铁铮，万定生，王成煜，郑源，郭苏，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：84
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