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基于专家系统的核动力装置故障诊断技术研究

李伟  
【摘要】:确保核安全是核动力装置运行的首要目标。由于核动力装置系统与设备多、结构复杂、且测量点多,因此一旦发生故障会产生数量庞大的警报,操纵员进行故障处理承受极大的精神压力,存在较大的人因失误。利用核动力装置故障诊断系统对核动力装置运行状态进行实时评估,通过警报分析可以迅速识别引发系统异常的原因性警报、排除结果性警报,并进而确定故障的原因,对指导操纵员进行有效操作并缓解事故后果具有重要意义。专家系统通过领域专家建立故障诊断专家知识库,无需建立系统和设备的详细数学模型,可以描述故障征兆与故障之间的复杂的因果关系,支持警报分析和故障诊断功能,具有技术成熟可靠、诊断过程清晰、可追溯、以及诊断结果鲁棒性好等优点,适用于核动力装置故障诊断系统开发与应用。本文对基于专家系统的核动力装置故障诊断技术进行研究,重点研究专家系统应用中的两个难点问题,即故障诊断专家知识库的建立以及故障诊断专家知识库推理技术。论文主要包括以下内容:(1)采用基于多层流模型警报分析技术构建核动力装置警报分析专家知识库。在传统多层流模型基础上,提出规范化、标准化的警报因果推理关系,将多层流模型和警报推理关系相结合形成警报分析专家知识库。(2)将故障诊断专家知识库分为典型故障专家知识库和通用故障诊断专家知识库。典型故障诊断专家知识库构建采用警报分析专家知识库与FMEA相结合的方法确定故障范围,再根据警报分析专家知识库提取故障征兆,采用基于典型规则的方法构建从故障到征兆的典型故障诊断专家知识库。采用基于规则的方法构建通用故障诊断专家知识库。(3)以双环路压水堆核动力装置一回路主冷却剂系统为研究对象,针对一回路主冷却剂系统建立多层流模型,构建核动力装置一回路主冷却剂系统警报分析专家知识库;根据系统FMEA与通用故障规则,建立核动力装置故障诊断专家知识库。(4)按照集成化、模块化和可扩展等设计原则,对核动力装置故障诊断系统进行设计,并利用实时专家系统开发平台开发出所设计的核动力装置故障诊断系统,在此基础上,通过验证实现了故障诊断系统各模块的功能测试。论文研究结果表明:(1)利用多层流模型构建核动力装置的警报分析和故障诊断专家知识库具有模型简洁、容易修改和扩充的优点。(2)所设计和开发的基于专家系统的核动力装置故障诊断系统能够及时和可靠地对异常状态进行诊断。本文研究成果对核动力装置运行支持系统开发奠定了基础,所采用的关键技术可靠。测试结果表明诊断准确、迅速,易于操纵等优点。作者相信所设计开发的核动力装置故障诊断系统也为核动力装置故障诊断技术研究提供了一定的参考和借鉴。


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