孟周

摘要：本文通過(guò)對(duì)設(shè)備智能診斷技術(shù)在智慧電廠當(dāng)中應(yīng)用的實(shí)際價(jià)值入手，從三個(gè)層面系統(tǒng)地闡述了該技術(shù)在智慧電廠中的應(yīng)用現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。即現(xiàn)狀、可行性以及實(shí)現(xiàn)框架三個(gè)層面，希望能夠?yàn)橹腔垭姀S的未來(lái)發(fā)展以及智能診斷技術(shù)的應(yīng)用和推廣提供合理參考。

關(guān)鍵詞：智能診斷;設(shè)備系統(tǒng);智慧電廠

引言：近年來(lái)，我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展可以使用突飛猛進(jìn)來(lái)形容，我國(guó)各大電廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了不同程度的數(shù)字化和智能化，總之?dāng)?shù)字化電廠不僅僅是一個(gè)信息化的操作平臺(tái)，更是未來(lái)電廠設(shè)備運(yùn)行和發(fā)展的最終目標(biāo)。

一、設(shè)備智能診斷技術(shù)在智慧電廠中應(yīng)用的價(jià)值

我國(guó)電廠發(fā)展的實(shí)際要求是“安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)?！?，在眾多發(fā)展指標(biāo)當(dāng)中，安全是第一要義。電廠中設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)分析與診斷是發(fā)電廠進(jìn)行生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，電力企業(yè)普遍對(duì)于此項(xiàng)工作都投入了大量精力和高度重視。但相關(guān)工作需要專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員參與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和診斷，因此，對(duì)于技術(shù)的要求較高，一方面，需要技術(shù)人員具有深入的專(zhuān)業(yè)能力，另一方面，也需要工作人員具有強(qiáng)烈的責(zé)任心和工作經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)電廠而言，智慧電廠的診斷技術(shù)能夠保障設(shè)備診斷工作有效實(shí)現(xiàn)，設(shè)備機(jī)組對(duì)于工作過(guò)程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)完成采集、整理以及分析，屬于順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)的電力行業(yè)革命第一步[1]。

二、設(shè)備智能診斷技術(shù)在智慧電廠當(dāng)中的應(yīng)用

（一）應(yīng)用現(xiàn)狀

自20世紀(jì)90年代人工智能技術(shù)開(kāi)始發(fā)展和推廣以來(lái)，我國(guó)許多相關(guān)技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室都在當(dāng)時(shí)同步開(kāi)展了設(shè)備智能診斷技術(shù)的相關(guān)研究，并逐漸將該技術(shù)投入電力行業(yè)、冶金行業(yè)等工廠中使用。此類(lèi)研究火熱了一段時(shí)間之后，研究人員根據(jù)該技術(shù)當(dāng)時(shí)的發(fā)展情況判斷此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展前景一般，無(wú)法按照研究預(yù)期發(fā)揮其價(jià)值。對(duì)于發(fā)電廠而言，設(shè)備故障診斷工作需要嚴(yán)格符合要求，不僅要準(zhǔn)確找出故障所在，還要對(duì)于故障準(zhǔn)確度進(jìn)行進(jìn)一步的提升。由此可見(jiàn)，故障診斷是智能診斷技術(shù)的核心，此過(guò)程專(zhuān)業(yè)的工作人員需要準(zhǔn)確掌握可能導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生故障的具體原因和特征，以便在后續(xù)的設(shè)備故障診斷過(guò)程中再次發(fā)揮價(jià)值。但實(shí)際上雖然近年來(lái)我國(guó)始終有研究人員從事相關(guān)的技術(shù)研究，但實(shí)際上該技術(shù)在近幾年的電力行業(yè)發(fā)展過(guò)程中并沒(méi)有取得明顯進(jìn)展。

相關(guān)研究作為發(fā)展智慧電廠智能診斷技術(shù)的前提條件，需要不斷進(jìn)行深入研究，上文提到該技術(shù)近幾年在電力行業(yè)并沒(méi)有明顯發(fā)展，主要表現(xiàn)在于以下四點(diǎn)：

第一是大量的相關(guān)研究集中在設(shè)備故障診斷的算法方向，如：相關(guān)技術(shù)研究過(guò)程中將遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等復(fù)雜算法被應(yīng)用到故障診斷的領(lǐng)域，又叫做先進(jìn)診斷技術(shù)，雖然能夠查詢(xún)到的資料和論文不少，但實(shí)際上進(jìn)行相關(guān)研究的實(shí)驗(yàn)室并不多，最終產(chǎn)生的研究結(jié)果更是鳳毛麟角。

第二是脫開(kāi)設(shè)備對(duì)象的特征研究診斷方法以及技術(shù)。故障診斷工作是智能診斷技術(shù)的核心，需要熟悉各種設(shè)備故障特點(diǎn)和零部件結(jié)構(gòu)功能，總之是需要從系統(tǒng)層面開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。但是近幾年展開(kāi)的故障診斷工作大多數(shù)僅針對(duì)單個(gè)設(shè)備零件，簡(jiǎn)單講就是技術(shù)較基礎(chǔ)，對(duì)于設(shè)備故障中的疑難問(wèn)題研究不足。

第三是實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)際工程之間的差異，電力行業(yè)的智能設(shè)備診斷工作具有“接地氣”的典型特點(diǎn)，導(dǎo)致許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究與實(shí)際的工程還存在較大差異。以國(guó)內(nèi)的學(xué)術(shù)研究對(duì)于設(shè)備故障的研究為例，實(shí)際關(guān)于設(shè)備摩擦等故障的研究?jī)?nèi)容與工程中設(shè)備產(chǎn)生的故常類(lèi)型存在差異甚至可以用“南轅北轍”來(lái)形容，因此部分研究成果在智能診斷技術(shù)當(dāng)中投入使用會(huì)對(duì)智慧電廠計(jì)劃的落實(shí)起到反效果。

第四是我國(guó)針對(duì)設(shè)備故障的研究和診斷系統(tǒng)大多數(shù)是針對(duì)振動(dòng)信號(hào)展開(kāi)的，即對(duì)于設(shè)備負(fù)荷、電流量、溫度等因素的重視程度存在嚴(yán)重不足之處，不能再實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中振動(dòng)數(shù)據(jù)和工程落實(shí)過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)得出的振動(dòng)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。實(shí)際上，振動(dòng)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程之間的關(guān)系包含許多設(shè)備特征，運(yùn)轉(zhuǎn)正常的電力設(shè)備，理論上產(chǎn)生的振動(dòng)數(shù)據(jù)智慧與轉(zhuǎn)速有關(guān)，與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的其他參數(shù)沒(méi)有關(guān)聯(lián)。研究人員按照實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的振動(dòng)數(shù)據(jù)以及過(guò)程參數(shù)之間的關(guān)系，能夠在后續(xù)智能診斷過(guò)程中將許多較為相似的設(shè)備故障區(qū)分開(kāi)來(lái)。由此可見(jiàn)，設(shè)備診斷過(guò)程中對(duì)于過(guò)程參數(shù)利用的深入程度實(shí)際上是技術(shù)人員故障診斷水平高低的判斷。

（二）發(fā)展可行性

眾所周知，在進(jìn)行智能診斷工作之前需要完成幾個(gè)前提條件，即完備的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)文件、豐富的工作經(jīng)驗(yàn)以及先進(jìn)的數(shù)據(jù)提取技術(shù)等。本小節(jié)主要根據(jù)上述幾點(diǎn)智能診斷技術(shù)的可行性展開(kāi)分析，希望能夠達(dá)到以小見(jiàn)大的效果。

首先是完備的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，智能化電廠需要數(shù)字化電廠提供工作平臺(tái)，與20世紀(jì)90年代的情況相比，當(dāng)前我國(guó)的發(fā)電廠數(shù)據(jù)獲取方面已經(jīng)有了明顯的進(jìn)步。主要原因在于我國(guó)發(fā)電廠目前基本都配備了SIS系統(tǒng)以及TDM系統(tǒng)，上述系統(tǒng)能夠?qū)⒄駝?dòng)數(shù)據(jù)和過(guò)程參數(shù)有效結(jié)合起來(lái)，在專(zhuān)家到達(dá)電廠后，可以根據(jù)技術(shù)人員提供的數(shù)據(jù)迅速開(kāi)展設(shè)備的故障診斷工作。在我國(guó)電力行業(yè)目前的技術(shù)水平下，已經(jīng)完全能夠?qū)崿F(xiàn)，即便專(zhuān)家不到電廠，也能夠自行利用上述系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備故障診斷工作。

其次是豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，與當(dāng)前發(fā)展速度越來(lái)越快的人工智能技術(shù)相比而言，專(zhuān)家系統(tǒng)已經(jīng)能夠完全模擬專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)對(duì)故障設(shè)備的判斷和最終決策，十分適合在電廠設(shè)備故障智能診斷系統(tǒng)當(dāng)中使用。實(shí)際上該系統(tǒng)研發(fā)成功后，首先在醫(yī)療診斷系統(tǒng)中投入使用，主要是由于電廠設(shè)備故障診斷與醫(yī)療故診斷相似度較高，因此能夠達(dá)到通用的目的。此外，智能故障診斷系統(tǒng)在進(jìn)一步研究時(shí)，需要充分重視系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力，因此系統(tǒng)需要具備較強(qiáng)的兼容性和模塊性，能夠保障在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中能夠進(jìn)行自主升級(jí)。

最后是先進(jìn)的數(shù)據(jù)提取技術(shù)，提取數(shù)據(jù)是專(zhuān)家到達(dá)電廠開(kāi)展設(shè)備故障診斷前需要進(jìn)行的工作。專(zhuān)家能否從大量的設(shè)備故障數(shù)據(jù)當(dāng)中準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的內(nèi)容，很大程度的決定了其自身對(duì)于設(shè)備故障判斷的準(zhǔn)確性，若能夠在海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定振動(dòng)和真空之間的關(guān)系，設(shè)備故障也就可以得到妥善解決。

我國(guó)設(shè)備智能診斷系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)技術(shù)當(dāng)中發(fā)展較好的技術(shù)已經(jīng)有較多種類(lèi)，如：智能Build-in Test技術(shù)，就是設(shè)備內(nèi)提供自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，也是聯(lián)機(jī)測(cè)試新的發(fā)展方向。該技術(shù)是從美國(guó)航空電子業(yè)界的研究發(fā)展而來(lái)，近年來(lái)在我國(guó)迅速發(fā)展已經(jīng)隱隱有超越發(fā)達(dá)國(guó)家的勢(shì)頭。

（三）實(shí)現(xiàn)框架

設(shè)備智能診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框架可以從兩個(gè)方面展開(kāi)分析，一方面是該系統(tǒng)的功能和運(yùn)行特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)的采集過(guò)程中，一是需要收集過(guò)程參數(shù)，二是要收集振動(dòng)數(shù)據(jù)，其中前者的數(shù)據(jù)來(lái)源是DCS系統(tǒng)，而后者的來(lái)源則受TDM系統(tǒng)。在信號(hào)處理階段，工作人員需要利用信號(hào)處理模塊，通過(guò)小波分析等手段將獲得的原始信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。在特征表示階段，特征表示的模塊中含有許多多樣性功能，例如頻域特征等。頻域特征指的是包括均值、標(biāo)準(zhǔn)差等多項(xiàng)數(shù)據(jù)的時(shí)域特征統(tǒng)計(jì)結(jié)果。在特征提取階段，工作人員會(huì)使用多種提取方式結(jié)合的方法，從數(shù)據(jù)中提煉過(guò)程參數(shù)，并與單場(chǎng)實(shí)際的設(shè)備故障信息相結(jié)合，最終確認(rèn)故障類(lèi)型。

另一方面是故障特征提取工作，即振動(dòng)信號(hào)特征提取法、故障波形匹配和相關(guān)分析，需要強(qiáng)調(diào)的是在對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)和過(guò)程參數(shù)進(jìn)行分析時(shí)，需要保障對(duì)于相關(guān)系數(shù)的考慮，還要探究智能設(shè)備故障分析系統(tǒng)的時(shí)間延遲。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，將設(shè)備智能診斷技術(shù)應(yīng)用到智慧電廠當(dāng)中，是我國(guó)乃至世界未來(lái)電力行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，其中電廠數(shù)字化系統(tǒng)--SIS，和用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的TDM系統(tǒng)都能夠?yàn)樵O(shè)備智能診斷系統(tǒng)提供良好的發(fā)展和運(yùn)行平臺(tái)，由此可見(jiàn)，此項(xiàng)研究具有良好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳孔和.設(shè)備智能診斷技術(shù)系統(tǒng)在智慧電廠的應(yīng)用研究[J].電子世界，2019（24）：164-165.