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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳永富
研究生(外文):Yung-Fu Chen
論文名稱:蒸汽鍋爐綜合診斷專家系統之研究
論文名稱(外文):Development of an Integrated Expert Diagnostic System for The Steam Boiler
指導教授:王振華王振華引用關係
指導教授(外文):Chen-Hua Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄第一科技大學
系所名稱:環境與安全衛生工程所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:139
中文關鍵詞:失效模式與效應分析蒸汽鍋爐專家系統設備診斷故障樹分析
外文關鍵詞:expert systemequipment diagnoseSteam boilerfailure mode and effects analysisfault tree analysis
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本研究之目的在針對工廠中小型蒸汽鍋爐建立一套綜合診斷專家系統程式,此類鍋爐的圖形監測多只有監視而無控制功能。製程設備參數可區分為製程控制參數與結構完整性參數,製程控制參數用於操作與控制,結構完整性參數則多用於設備診斷,此二種參數間存在著相關性,但是工廠往往是分開蒐集與處理,並未將二者結合使用。本研究以蒸汽鍋爐為研究對象,由鍋爐的設計建造規範、運轉操作流程、維修保養程序以及現場操作人員的經驗等相關資料蒐集與整理,建立故障樹(FTA)、失效模式與效應分析(FMEA)與決策樹,探討各種參數間的相關性與影響關係,進而建立綜合診斷規則與診斷系統。研究後發現,專家系統與不同檢測週期參數的結合應用,在經過診斷後所提供的資訊,除了可能的故障部位、故障的原因、故障的可能後果,亦提供異常處置對策,這些資訊確實能在異常發生初期時便針對根源做處置。本系統除了主要診斷功能外,也將提供其他額外計算功能,如:剩餘壽命計算,新檢測週期計算以及鍋爐效率計算…等。



The research focuses on developing an integrated expert diagnostic system for steam boilers. Control systems found on steam boilers commonly seen in small to medium sized process plants function mainly as providing parameter readings and less in actually controlling the process. The user must rely on strong empirical knowledge in addition to inspection techniques in order to diagnose boiler problems.Two types of equipment parameters are utilized in developing the expert system, one is operation related and the other is structural integrity related.
The domain knowledge and rules of diagnosis were collected and transformed from a wide variety of materials including design/fabrication standards, operation conventions, maintenance and inspection procedures, and, last but no the least, operators’ experience. Then bits and pieces of raw information were then represented in the form for failure mode and effect analysis (FMEA) and fault tree analysis (FTA). The expert system is designed not to replace the current boiler control system in the field but to serve as a decision support tool for the operator when the anomaly emerges.
The most difficult part of the research is to overcome the widely scattered data collection intervals ranging from a couple of seconds to several years, while maintaining acceptable diagnosis. The tool also automate some of the cumbersome computation process such as remaining life, next inspection time, and boiler efficiency.



目錄
摘要i
英文摘要ii
誌謝iv
目錄v
表目錄viii
圖目錄ix
第一章 緒論1
1.1 研究背景與動機1
1.2 研究流程2
1.3 論文架構4
第二章 文獻探討與相關理論6
2.1 人工智慧與專家系統6
2.1.1 人工智慧6
2.1.2 專家系統的起源8
2.1.3 專家系統定義8
2.1.4 專家系統架構9
2.1.5 專家系統知識表示法11
2.1.6 專家系統處理之問題17
2.1.7 專家系統推論方法20
2.1.8 專家系統的開發22
2.2 專家系統應用23
2.2.1 專家系統應用領域23
2.2.2 近期專家系統25
2.3 專家系統於設備診斷之應用27
2.4 設備診斷專家系統與監控程式比較30
2.5 設備診斷專家系統之架構32
第三章 研究目的與方法34
3.1 研究目的34
3.2 研究架構35
3.3 鍋爐資料之蒐集整理35
3.3 專家系統建立37
3.4 程式建立與運作39
第四章 鍋爐運轉、維護與診斷40
4.1 鍋爐系統40
4.1.1 鍋爐起源與種類40
4.1.2 鍋爐模組42
4.2 鍋爐事故與危害46
4.2.1 鍋爐事故46
4.2.2 鍋爐事故原因分析51
4.3 鍋爐失效模式與效應分析55
4.4 故障問題的診斷方法70
第五章 鍋爐專家診斷系統規劃74
5.1 鍋爐診斷專家系統架構74
5.2 程式規劃76
5.2.1 專家系統軟體使用76
5.2.2 程式建構方向77
5.3 專家系統建立78
5.3.1 知識庫建立78
5.3.2 程式選單建立86
5.4 診斷規則建立86
5.4.1 參數設定86
5.4.2 診斷方法與流程89
5.4.3 診斷記錄107
5.5 其他附屬功能107
5.5.1 鍋爐效率計算107
5.5.2 鍋爐工作強度計算108
5.5.3 剩餘壽命計算108
5.5.4 診斷週期計算110
5.5.5 巡檢週期查詢110
5.6 修改設定參數111
第六章 研究結果112
6.1 系統特色112
6.2 系統執行112
6.2.1 專家系統診斷115
6.2.2 系統附屬功能118
6.2.3 參數標準變更124
6.3 系統可處理問題126
6.4 研究發現問題129
第七章 結論與建議132
7.1 結論132
7.2 未來方向133
參考文獻136



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