[發(fā)明專利]一種復(fù)雜煉化過(guò)程自適應(yīng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)故障診斷方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410601973.0
• 申請(qǐng)日: 2014-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN104483958A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡瑾秋;張來(lái)斌;王安琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(北京)
• 主分類號(hào): G05B23/02
• 分類號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李秀蕓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)雜煉化過(guò)程自適應(yīng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)故障診斷方法及裝置。

背景技術(shù)

作為典型的過(guò)程工業(yè)，煉化過(guò)程工藝復(fù)雜且生產(chǎn)裝置數(shù)量、種類繁多。一旦故障發(fā)生其影響會(huì)通過(guò)各種途徑傳播到其他設(shè)備，影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí)，生產(chǎn)裝置一般處于高溫、高壓或負(fù)壓等操作條件下，由于其產(chǎn)品是汽油、柴油等易燃易爆甚至是一些有毒的物質(zhì)，一旦操作人員對(duì)故障的處理不當(dāng)，或者遇到自然災(zāi)害等因素，將導(dǎo)致生產(chǎn)停止，甚至發(fā)生火災(zāi)爆炸等事故。為了避免重大事故的發(fā)生，對(duì)煉化過(guò)程進(jìn)行故障診斷技術(shù)研究是十分有必要的。它不僅可以保障系統(tǒng)和人身安全，還具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

常見的煉化過(guò)程故障診斷方法有多種，如主成分分析法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于符號(hào)有向圖等法等，這些方法在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)都有各自的缺點(diǎn)。例如，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練需要較多的故障樣本；貝葉斯網(wǎng)絡(luò)條件概率的確定需要大量的數(shù)據(jù)積累；基于符號(hào)有向圖的準(zhǔn)確程度依賴于建模人員對(duì)系統(tǒng)的理解。這些問(wèn)題就導(dǎo)致了上述的方法不能很好的在實(shí)際工程領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)常見煉化過(guò)程故障診斷方法的不足，本發(fā)明提出一種復(fù)雜煉化過(guò)程自適應(yīng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)故障診斷方法及裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種復(fù)雜煉化過(guò)程自適應(yīng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)故障診斷方法，該方法包括：

建立引起故障的相關(guān)過(guò)程參數(shù)之間的故障關(guān)系圖，并根據(jù)故障關(guān)系圖確定導(dǎo)致故障發(fā)生的過(guò)程參數(shù)；

獲得發(fā)生報(bào)警的故障時(shí)間序列{y_t}；同時(shí)，在相同的時(shí)間段內(nèi)，根據(jù)故障關(guān)系圖，確定m個(gè)過(guò)程參數(shù)并獲取過(guò)程參數(shù)的時(shí)間序列{x_rt}；其中，x_rt表示第r個(gè)過(guò)程參數(shù)的時(shí)間序列中的第t個(gè)觀測(cè)值，r的最大值為m；y_t表示故障時(shí)間序列中的第t個(gè)觀測(cè)值；

判斷上述m個(gè)過(guò)程參數(shù)的時(shí)間序列{x_rt}是否協(xié)方差平穩(wěn)；

利用過(guò)程參數(shù)的時(shí)間序列的系數(shù)估計(jì)值α_i、協(xié)方差平穩(wěn)的過(guò)程參數(shù)的時(shí)間序列{x_rt}及對(duì)應(yīng)地故障時(shí)間序列{y_t}構(gòu)造回歸方程，根據(jù)回歸方程獲得第一殘差平方和RSS_R和第二殘差平方和RSS_UR；

假設(shè)H₀:α_i＝0(i＝1,...,q)，在選定的顯著性水平a上用檢驗(yàn)表達(dá)式計(jì)算檢驗(yàn)值F，判斷檢驗(yàn)值F是否超過(guò)臨界F_a；如果檢驗(yàn)值F不超過(guò)臨界F_a，則H₀:α_i＝0(i＝1,...,q)成立，表明{x_rt}對(duì)應(yīng)地過(guò)程參數(shù)不是{y_t}對(duì)應(yīng)地故障的格蘭杰原因；如果檢驗(yàn)值F超過(guò)臨界F_a，則H₀:α_i＝0(i＝1,...,q)不成立，表明{x_rt}對(duì)應(yīng)地過(guò)程參數(shù)是{y_t}對(duì)應(yīng)地故障的格蘭杰原因；其因果關(guān)系量值由檢驗(yàn)值F的對(duì)數(shù)表示；其中，所述檢驗(yàn)表達(dá)式為：

F=RSSR-RSSURqRSSURn-k]]>

式中，n是樣本容量；q是滯后項(xiàng)的個(gè)數(shù)；k為y_t對(duì)不包括過(guò)程參數(shù)的滯后項(xiàng)x_r(t-i)做回歸中待估參數(shù)的個(gè)數(shù)，i＝1，…，q；

根據(jù)所述故障關(guān)系圖尋找因果關(guān)系量值最大的路徑；該路徑的起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)過(guò)程參數(shù)為故障的根原因，該路徑的終點(diǎn)對(duì)應(yīng)故障；因果關(guān)系量值最大的路徑為故障在系統(tǒng)中的傳播路徑。

優(yōu)選地，所述判斷上述m個(gè)過(guò)程參數(shù)的時(shí)間序列{x_rt}是否協(xié)方差平穩(wěn)的步驟還包括：