點檢結(jié)果數(shù)據(jù)計算機輔助分析方法研究

陰國梁

摘要本文從眾多的統(tǒng)計分析方法中，挑選出幾種比較適合于電力生產(chǎn)設(shè)備管理的分析方法，并結(jié)合計算機技術(shù)，研究討論點檢結(jié)果數(shù)據(jù)的計算機輔助分析方法，便于設(shè)備管理人員分析數(shù)據(jù)，掌握設(shè)備健康水平。

關(guān)鍵詞點檢計算機分析

0前言

近兩年，發(fā)電廠逐步推廣實施了點檢定修制，進行汽機、電氣、鍋爐、綜合專業(yè)體制改革，落實了設(shè)備管理的責任制，全面提升了設(shè)備管理水平。

體制改革走出堅實步伐的同時，設(shè)備管理方法上也在發(fā)生著變化，點檢定修更注重設(shè)備健康水平相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)積累。尤其是點檢儀的應(yīng)用，使數(shù)據(jù)獲取更便捷，數(shù)據(jù)積累的量也更大。如何對這些數(shù)據(jù)進行科學的輔助分析，幫助點檢員量化地掌握設(shè)備的健康水平，逐漸提上議事日程。

本文旨在通過討論一些通用數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法的特點，來研究這些方法是否適合于分析點檢結(jié)果數(shù)據(jù)。同時結(jié)合計算機技術(shù)，討論在計算機上實現(xiàn)輔助分析的可行性，為設(shè)備管理人員、計算機技術(shù)人員做進一步研究提供參考。

1折線圖

在平面直角坐標系內(nèi)，有一條或多條折線的圖示方法，稱為折線圖，X軸代表過程展開的時間，Y軸代表過程的量值。

在計算機系統(tǒng)中，可以很方便地實現(xiàn)折線圖的繪制，提供折線圖的輔助分析方法。同時，為了加強數(shù)據(jù)對比分析，也可以繪制多點比較的折線圖分析方法。一張折線圖上如果繪有多條折線，這些折線所代表的數(shù)據(jù)應(yīng)是同一種類的數(shù)據(jù)。如，可以用兩條折線的折線圖對比一號汽輪機#1軸承振動與二號汽輪機#1軸承振動點檢結(jié)果數(shù)據(jù)的比較圖，從中分析不同機組間相同設(shè)備的健康水平。

折線圖的應(yīng)用非常廣泛，凡是與時間有函數(shù)關(guān)系的量均可用它進行統(tǒng)計分析。

如果能夠在X軸方向上標注一些引起數(shù)據(jù)大幅變化的直接事件，將可以起到更為直觀的說明作用。比如某設(shè)備運行參數(shù)有較大的變化，是由發(fā)電廠的定期檢修工作、臨時搶修工作所引起的，我們就可以對比該設(shè)備在檢修活動前后的運行參數(shù)，其趨勢是更加優(yōu)化了，還是出現(xiàn)了新的問題，由此，不僅可以掌握設(shè)備參數(shù)的歷史變化，還可以對本次檢修活動的質(zhì)量進行客觀的評價。

2直方圖

前面提到的折線圖，有些數(shù)據(jù)在不同時間段內(nèi)并沒有明顯趨勢變化，隨機分布性強，有時折線圖分析不能滿足我們的需要。此時我們再引入另一種圖示法，直方圖。

直方圖是連續(xù)隨機變量觀測值分布狀況的一種圖形表示。在橫坐標軸上將該隨機變量的取值區(qū)間分為組，分別以各組為底作矩形，其面積等于相應(yīng)組的頻率。以頻率表示的直方圖稱為頻率直方圖。

一個直方圖由若干個矩形排列而成，矩形的寬度表示數(shù)據(jù)范圍的間隔，高度表示在給定間隔內(nèi)的數(shù)據(jù)中的個數(shù)，即數(shù)字出現(xiàn)的頻率，或落入一特定組的觀測值個數(shù)。

直方圖可以直觀地顯示出統(tǒng)計數(shù)據(jù)的大致分布情況、分布范圍、集中程度和每個區(qū)間出現(xiàn)的頻數(shù)的大小。直方圖主要用于觀測設(shè)備運行的波動情況，以便從中獲得運行狀況控制信息和找到改進的機會。

作直方圖一般要求大于50個數(shù)字，所以重點之一是做好分組。因為數(shù)據(jù)比較多，一般采用等距分組法，將全部數(shù)字依次劃分為若干個區(qū)間。分組的目的之一是為了觀察數(shù)據(jù)的分布特征，因此，組數(shù)多少應(yīng)適當。若組數(shù)太多，數(shù)據(jù)的分布就會太分散；若組數(shù)太少，數(shù)據(jù)的分布就會太集中，不便于觀察數(shù)據(jù)分布特征。組數(shù)的經(jīng)驗公式是：。直方圖的另一個重點是做好分析，應(yīng)從整體上去觀察分析直方圖，看數(shù)據(jù)的分布規(guī)律，并作出判斷和推測。

由此可見，通過對直方圖的分析，不僅可以了解設(shè)備運行水平，還可以來調(diào)整不適合的點檢計劃。直方圖數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系比較簡單，便于利用計算機手段實現(xiàn)。

3常規(guī)控制圖

直方圖便于我們了解數(shù)據(jù)的分布情況，并可以幫助我們完善點檢計劃，但我們更為關(guān)心的是最大值和最小值是不是在允許范圍內(nèi)，設(shè)備是不是在一種健康水平上運行。由此，我們再引入一種圖，控制圖。

控制圖是基于“抓苗頭，防患于未然”的思想，只要被控制對象越出控制限，就抓住不放，追要究底，找出原因，進行改進，防止造成更大損失。

控制圖的種類很多，最常見的是常規(guī)控制圖。常規(guī)控制圖是利用計數(shù)值（如不合格率）或計量值（如平均值和極差）評估和監(jiān)察一個過程的一類控制圖。它包含一條中心線（CL），作為所點繪特性的標準值，它還包含由統(tǒng)計方法確定的兩條控制限，位于中心線的各一側(cè)，稱為上控制線（UCL）和下控制線（LCL）。

常規(guī)控制圖可分為計量控制圖和計數(shù)控制圖兩種，每一種又可分為四個類型，每個類型又有標準值給定和不給定兩種不同的情形。使用時，應(yīng)按照一定的方法，選擇適宜的控制圖。

我們在此處只討論標準值給定的計量類的平均值，標準差控制圖。它要求給定幾個標準值，如質(zhì)量特性的觀測值的標準值，樣本標準差的標準值，組內(nèi)過程標準差的真值的標準值，這幾個標準值都可以根據(jù)經(jīng)驗得到或通過一些計算得到，有了這些標準值，就可以按下列公式計算控制圖的三條線的位置：

平均值圖：

標準差圖：

式中除了給定的標準值之外，A、B5、B6稱為控制限系數(shù)，可以根據(jù)子組中觀測值的個數(shù)從控制限系數(shù)表中查得。由此可見，控制圖的上下控制限是一個計算值，而不能用設(shè)備運行參數(shù)上下允許偏差直接代替。

使用控制圖時，還應(yīng)注意，一張控制圖只控制一個控制對象；計量控制圖所用樣本必須服從正態(tài)分布；只有在過程穩(wěn)態(tài)而且過程重復的情況下才能用控制圖，短期過程很少能提供足夠的數(shù)據(jù)，難以建立適宜的控制圖。

點檢結(jié)果數(shù)據(jù)中大部分測量值是服從正態(tài)分布的，所以大部分點檢結(jié)果數(shù)據(jù)是可以建立控制圖的。另外，控制限值的查表與計算工作可以由計算機去完成，查表所得值是唯一確定的值，從而可以實現(xiàn)計算輔助分析。

4帶警戒限的均值控制圖

電力生產(chǎn)的主要特點是產(chǎn)、供、銷同進行，要求設(shè)備連續(xù)24小時運行；另一方面，發(fā)電設(shè)備，尤其是主設(shè)備啟停、檢修代價很高。這兩方面要求發(fā)電設(shè)備在可控的情況下盡可能多地提高連續(xù)運行小時數(shù)，盡可能少地出現(xiàn)降出力。這就需要對一些偏離標準值的數(shù)據(jù)做進一步分析，以得出結(jié)論，是應(yīng)該進一步觀測，還是應(yīng)該進行檢修。我們可以借助另一種圖示方法做這樣的分析。

帶警戒限的均值控制圖，簡稱帶戒圖，它的原理與使用條件和常規(guī)控制圖相同，但它對常規(guī)控制圖做了改進，帶有警戒限和行動限，更加適用于點檢結(jié)果數(shù)據(jù)的分析。帶戒圖有兩種形式：雙側(cè)準則和單側(cè)準則。

當以雙側(cè)準則方式對過程進行統(tǒng)計控制時，帶戒圖分5個質(zhì)量區(qū)域，目標區(qū)域T，樣本均值位于上警戒限與下警戒限之間；警戒區(qū)域W+和W-，樣本均值分別位于上警戒限與上行動限之間或下警戒限與下行動限之間；行動區(qū)域A+和A-，樣本均值分別位于上行動限之外或下行動限之外。

警戒限是控制圖上用于決定是否需要發(fā)出警戒信號的界限，行動限是控制圖上用于決定是否需要采取行動的界限。

帶戒圖應(yīng)用前提一是過程受控，二是統(tǒng)計數(shù)據(jù)是正態(tài)分布，三是過程標準差已知。

這里，我們簡單說明一下帶戒圖的繪制方法：

獲得已知條件，過程的標準差、過程均值的目標水平、容差上下限、異常率；

根據(jù)已知條件，經(jīng)過計算和查表，得到行動限系數(shù)B1、警戒限系數(shù)B2、落在同一側(cè)警戒區(qū)域中判過程為失控的連續(xù)點數(shù)據(jù)K，以及受控過程平均鏈長L0和失控過程平均鏈長L0。值得注意的是，查出的數(shù)據(jù)可能不是唯一的，而是多個供選擇的方案，這時需要按一個原則選擇一種方案，推薦先選擇2L0/L1比值最大的，如果比值都大于或等于40，則選擇L1值較小的方案。這樣就確定了K、B1、B2。

計算上行動限：；計算下行動限：；

計算上警戒限：；計算上警戒限：。

根據(jù)計算出的值可以畫出帶戒圖，將樣本數(shù)據(jù)在圖上描點，并用直線順序連接起來，完成帶戒圖的繪制。

為了進一步說明帶戒圖分析方面的特點，此處我們舉一個例子。

主要參數(shù)為：=15，上/下警戒限=15.5/14.5，上/下行動限=16.5/13.5，K=5。

如數(shù)據(jù)落在下警戒限的W-區(qū)內(nèi)，即13.5至14.5之間，不會報警，不對生產(chǎn)過程進行調(diào)整；如數(shù)據(jù)落在上警戒限的W+區(qū)內(nèi)，即15.5至16.5之間，不會報警，也不停下來進行調(diào)整。但需要注意，因為取的方案是K=5，即連續(xù)有5點出了警戒限就會報警，需要對生產(chǎn)過程進行調(diào)整。當然，出現(xiàn)任何一點出了行動限（無論是上行動限不是下行動限），即數(shù)據(jù)小于13.5或數(shù)據(jù)大于16.5，則立即采取行動，進行調(diào)整生產(chǎn)過程。

由帶戒圖的特點可見，它更適合于發(fā)電廠通過對點檢結(jié)果數(shù)據(jù)分析掌握設(shè)備健康水平，以及對是否安排檢修進行控制。但由于查表確定各個系數(shù)時，得到的可能不是唯一的方案，增加了在計算機上實現(xiàn)的復雜程度，但仍是可以解決的，比如通過確定一些默認規(guī)則或是采取經(jīng)驗值，或是在程序中允許手工選擇方案。

5結(jié)論

折線圖、直方圖、常規(guī)控制圖、帶戒圖都比較適合于對點檢結(jié)果數(shù)據(jù)進行輔助分析，且易于在計算機上實現(xiàn)。但要真正使之成為點檢員量化掌握設(shè)備健康水平的輔助方法，還需要做進一步的研究。