汽輪機故障診斷技術(shù)的發(fā)展及前景

1、汽輪機故障診斷技術(shù)的發(fā)展及前景郭傳旭伊春市林都熱電廠153000摘要由于設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和運行環(huán)境的特殊性，汽輪發(fā)電機組的故障率不低, 而且故障危害性也很大。因此，汽輪發(fā)電機組的故障診斷一育是故障診斷技術(shù)應(yīng) 用的一個重要方面。木文論述了汽輪機故障診斷技術(shù)的發(fā)展，提出了今后在這一 領(lǐng)域的研究方向。關(guān)鍵詞汽輪機故障診斷前景信息技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展以及各種先進數(shù)學算法的出現(xiàn)，為汽 輪機故障診斷技術(shù)的發(fā)展提供了有利的條件。人工智能、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感 技術(shù)等己經(jīng)成為汽輪機故障診斷系統(tǒng)不可缺少的部分。1. 汽輪機故障診斷技術(shù)的發(fā)展1. 1信號采集與信號分析1.1.1傳感器技術(shù)由于汽輪機工作環(huán)境惡

2、劣，所以在汽輪機故障診斷系統(tǒng)中，對傳感器性 能要求就更高。目前對傳感器的研究，主要是提高傳感器性能和可靠性、開發(fā)新 型傳感器，另外也有相當一部分力量在研究如何診斷傳感器故障以減少誤診率和 漏診率，并且利用信息融合進行診斷。1.1.2信號分析與處理最有代表性的是振動信號的分析處理。目前，汽輪機故障診斷系統(tǒng)中的 振動信號處理大多釆用快速傅立葉變換(fft), fft的思想在于將一般時域信號 表示為具有不同頻率的諧波函數(shù)的線性疊加，它認為信號是平穩(wěn)的，所以分析出 的頻率具有統(tǒng)計不變性。fft對很多平穩(wěn)信號的情況具有適用性，因而得到了廣 泛的應(yīng)用。但是，實際中的很多信號是非線性、非平穩(wěn)的，所以為了提高

3、分辨精 度，新的信號分析與處理方法成為許多機構(gòu)的研究課題。1. 2故障機理與診斷策略1.2.1故障機理故障機理是故障的內(nèi)在本質(zhì)和產(chǎn)生原因。故障機理的研究，是故障診斷 中的一個非?；A(chǔ)而又必不可少的工作。目前對汽輪機故障機理的研究主要從故 障規(guī)律、故障征兆和故障模型等方面進行。由于大部分軸系故障都在振動信號上反映出來，因此，對軸系故障的研 究總是以振動信號的分析為主。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可靠與否，對汽輪機組的安全運行具有非常重要的意義。1.2.2診斷策略和診斷方法在汽輪機故障診斷中用到的診斷策略主要有對比診斷、邏輯診斷、統(tǒng)計 診斷、模式識別、模糊診斷、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)等。而目前研究比較多的 是后面幾

4、種，其中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)的應(yīng)用研究是這一領(lǐng)域的研究熱點。基于小波分析方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的智能分析技術(shù)，是下代故障檢測 與判定(fdi)的重要內(nèi)核。國內(nèi)外在這方面進行了很多的研究，目前應(yīng)用最多 的是前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊診斷相結(jié)合的模糊神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)等。診斷策略的研究還有：模糊診斷用于振動故障診斷、用于層次模型、用 于模式識別、用于轉(zhuǎn)子碰磨診斷、用于通流部分熱參數(shù)診斷的研究；模糊關(guān)聯(lián)度 用于多參數(shù)診斷；灰色理論用于故障診斷；概率分布干涉模型用于診斷；相關(guān)維 數(shù)用于低頻噪聲診斷等的研究。診斷方法上的研究一直是故障診斷的一個重點。振動法是應(yīng)用最普遍也比較成熟的一種方法，in

5、gleby,m把自動分類法和模式分 析用于振動診斷，何正嘉應(yīng)用winger時頻分布和主分量自冋歸譜分析軸瓦的振 動信號，施維新針對般診斷都是從征兆判斷原因的逆向推理提出了振動診斷的 正向診斷法。在汽輪機故障診斷中，應(yīng)用熱力學分析診斷汽輪機性能故障也是一 個重要手段，另外還有油分析、聲發(fā)射法、無損檢測技術(shù)等。聲發(fā)射法主要用于 動靜碰磨故障檢測、泄漏檢測等。在汽輪機壽命診斷中，無損檢測技術(shù)應(yīng)用相當 重要，目前用到的非破壞性評價法主要包括硬度測定法、電氣抵抗法、超聲波法、 組織對比法、結(jié)晶粒變形法、顯微鏡觀察測定法、x射線分析法等。1. 3國內(nèi)在故障診斷系統(tǒng)設(shè)計和系統(tǒng)實現(xiàn)方面的研究完整的汽輪機故障診

6、斷系統(tǒng)，應(yīng)包括數(shù)據(jù)采集、信號處理與分析、診斷 和決策幾個部分，它是故障診斷技術(shù)的集中體現(xiàn)，我國早在80年代就開始了這 方面的研究，到目前已經(jīng)研制開發(fā)出了幾十種系統(tǒng)。華北電力學院以模擬轉(zhuǎn)子試驗臺作為信號源對汽輪發(fā)電機組振動監(jiān)測 與故障診斷系統(tǒng)進行了研究。上海汽輪機廠研究所經(jīng)過多年的實驗和研究，推出 了四套旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，他們在系統(tǒng)便件配置上做了較多的工 作。上海交通大學研制了一種熱力參數(shù)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)tpd,該系統(tǒng)可以提 高運行可靠性、優(yōu)化運行方案、提高運行效率、延長運行壽命。東南大學對集成 智能故障診斷系統(tǒng)和遠程分布式故障診斷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行了研究。華中理工大學研 究了診斷系統(tǒng)

7、的功能及其實現(xiàn)、數(shù)據(jù)的采集以及遠程診斷等問題，并開發(fā)出了多 套汽輪機故障診斷系統(tǒng)，其中汽輪發(fā)電機組在線振動監(jiān)測與故障診斷專家系統(tǒng)(hz-1)采用了主從機結(jié)構(gòu)，可以對多臺發(fā)電機組實吋監(jiān)測及集中診斷；200mw 單元機組狀態(tài)監(jiān)測、能損分析及汽輪發(fā)電機組故障診斷專家系統(tǒng)采用solartron 分散采集系統(tǒng)監(jiān)測機組，集das系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測、能損分析和故障診斷于一體 等。由清華大學、華中理工大學、哈爾濱工業(yè)大學、哈爾濱電工儀表所等院所聯(lián) 合研制200mw、300mw汽輪發(fā)電機組工況監(jiān)測與故障診斷專家系統(tǒng)(國家“八 五”攻關(guān)項目)可全面監(jiān)測診斷機械振動故障、汽隙振動故障、熱因素引起的故 障、機電耦合軸系扭

8、振故障、以及調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)故障。哈爾濱工業(yè)大學對診斷系 統(tǒng)從數(shù)據(jù)采集到原型機理論作了很多研究，并推出了代表性的診斷系統(tǒng)mmmd。2. 汽輪機故障診斷的發(fā)展前景很多學者和研究人員都認識到上述問題對汽輪機故障診斷技術(shù)發(fā)展的 影響，正在進行相應(yīng)的研究工作。本文認為汽輪機故障診斷技術(shù)的研究將會在以 下幾個方面得到重視，并取得進展。2.1全方位的檢測技術(shù)針對汽輪機及其系統(tǒng)各類故障的各種新檢測技術(shù)將是一個主要的研究方向，會出現(xiàn)許多重要成果。2.2故障機理的深入研究任何時候，故障機理的深入研究都將推動故障診斷技術(shù)的發(fā)展。故障機 理的研究將集中在對漸發(fā)故障定量表征的研究上，研究判斷整個系統(tǒng)故障狀態(tài)的 指標體系及其判斷閾值將是另一個重要方向。2.3知識表達、獲取和系統(tǒng)自學習知識的表達、獲取和學習一直是診斷系統(tǒng)研究的熱點，但并未取得重大 突破，它仍將是繼續(xù)研究的熱點。2.4綜合診斷汽輪機故障診斷，將從以振動診斷為主向考慮熱影響診斷、性能診斷、 邏輯順序診斷、油液診斷、溫度診斷等的綜合診斷發(fā)展，更符合汽輪機的特點和 實際。2.5診斷與仿真技術(shù)的結(jié)合診斷與仿真技術(shù)的結(jié)合將主要表現(xiàn)在，通過故障仿真辨識汽輪機故障、 通過系統(tǒng)仿真為診斷專家系統(tǒng)提供知識規(guī)則和學習樣本、通過邏輯仿真對系統(tǒng)中 部件故障進行診斷。2.6信息融合汽輪機信息融合診斷將重點在征兆級和決策級展開研究，目的是要通過 不同的信息源準確描述