汽轮机故障诊断技术

障都在振动信号上反映出来 ， 因此 ， 对轴系故 发展的主要障碍之一。 障的研究总是以振动信号的分析为主。 ３ ． 工 智能应 用 ４人 ２ ． 断策 略和诊 断方法 ．２诊 ２ 专 家系 统作 为人 工智 能在 汽 轮机 故障 诊 在汽 轮机故 障诊 断 中用到 的诊 断策 略 主 断 中 的主要 应用 已经 获得 了成功 ，但 仍有 一 要 有对 比诊 断 ， 辑 诊 断 ， 式 识别 ， 逻 模 模糊 诊 些 关键 的人 工智 能应 用 问题 需要 解决 ，主 要
断 的需要 ， 运行 中转 子 表面 温度 检测 ， 片 如 叶 动 应力 检测 ， 调节 系 统卡 涩检 测 ， 内缸 螺栓 断 裂 检测 等 ， 缺乏 有效 的手段 。 都 ３ 材料 性能 ． ２ 在 寿命 诊断 中，对材 料性 能 的 了解 非 常 重要 ，因为 大多 数寿命 评 价都 是 以性 能数 据 为基础 的 。 目 对 于材 料的性 能 ， 别是 对 但 前 特 题。 于汽轮 机材 料在 复杂 工作 条 件下 的性 能变 化 ２ ． 障机理 与诊 断策略 ２故 还 缺乏 了解 。 ２ ． 障机 理 ． １故 ２ ３３复杂 故障 的机理 ． 断。 故 障 机 理 是故 障 的 内 在 本 质 和 产 生 原 对故障机理的了解是在准确诊断故障的 ４６信 息融 合 ． 因 。 障机 理的研 究 。 故 是故 障诊 断 中的一 个非 前提。目前 ， 对汽轮机的复杂故障 ， 有些很难 汽轮机信息融合诊断重点在征兆级和决 常基 础而 又必 不可 少的工 作 。 目前 对 汽轮机 从理论上给出解释 ，对其机理的了解并不清 策级展开研究，目前是通过不同的信息源准 故 障机理 的研究 主要 从故 障规 律 ，故 障征兆 楚 ，比如在非稳定热太下轴系的弯扭复合振 确描 述汽 轮机 真 实状态 和整 体状 态。 和故障模型等方面进行。由于大部分轴系故 动问题等，这将是阻碍汽轮机故障诊断技术 ４７从 诊 断 向 汽轮 机设 备 现代 化 管理 发 ．
一
研 制开 发 了几十种 系 统。 华北 电力学 院 以模拟 转子 试验 台作 为信 号源 对 汽轮 发 电机组 振动 监测 与故 障诊 断 系 统进 行 了研 究 ， 尔滨 工 业大 学 ， 哈 哈尔 滨 电工 仪 表 所 等 院 所 联 合 研 制 ２ ０ Ｗ ，０ＭＷ 汽 ０ Ｍ ３０ 轮 发 电机 组 工 况监 测 与 故 障 诊 断 专 家 系 统 ｆ 国家 “ 五 ” 关 项 目） 八 攻 可全 面监 测 诊 断机 械 振 动故 障 ， 隙振 动 故障 ， 调节 控 制系 统 汽 以及 故 障 。哈 尔滨 工 业大 学对 诊 断系统 从数 据采 集 到原 型机 理论 作 了很 多研 究 ，并推 出 了代 表 性 的诊 断 系统 ＭＭ Ｍ — Ｄ。清华 大学 对 诊 断 系统 的软件 构成 ， 件结 构与 协调 方 法 ， 型 硬 原 机 系统 等 ， 行 了一 系列 的研 究 ， 进 并与 山东 电 力科 学试 验 研究 所合 作开 发 出 了大型 电站 性 能 与振 动远 程检 测 分析 与诊 断 系统 ，该 系统 由各 电厂 中的 振动 分析 站 ，数据 通信 网络 系 统 ， 诊 断 中心 （ 南市 山东 电力科 学研 究 远程 济 院） 和远 程 诊 断分 中心 （ 华 大学 ） 四个 子 清 等 系 统构 成 。 ３１检 测 手段 ． 汽轮 机 故 障诊 断 技 术 中 的许 多数 学 方
４ 汽 轮机故 障诊 断 的发 展前 景 与趋势 很多 学者 和 研究 人员 都认 识 到上述 问题 对汽 轮机 故 障诊 断技 术 发展 的影 响 ，正 在进 行相 应 的研究 工 作 。汽轮 机故 障诊 断技术 的 研 究将 会 在 以下 几个 方 面得 到重视 ，并取得 进展。 ４１全 方位 的检 测技 术 ． 针对 汽轮 机及 其 系统 各种 故 障的各种 新 检测 技术 将 是一 个主 要 的研究 方 向 ，会 出现 许 多 重要 成果 。 ４２故 障机 理 的深入 研究 ． 任何时候，故障机理的深入研究都将推 动故 障诊 断技 术 的 发展 。故 障机理 的研究 将 集 中在对 渐 发故 障定 量表 征 的研究 上 ，研 究 判断整个系统故障状态的指标体系及其判断 值将是另一个重要方向。 ４３知 识表 达 ， 取 和系统 自学 习 ． 获 知识 的表 达 ，获 取和 学 习一直 是诊 断系 统研究的热点 ， 但未取得重大突破 ， 它仍将是 继续研 究 的热 点 。 ４４综 合诊 断 ． 汽轮 机故 障诊 断 ，将从 以振 动诊 断为 主 向考 虑 热影 响诊 断 ，性 能诊 断 ，逻 辑顺 序诊 断 ， 液 诊断 ， 油 温度 诊 断 等综 合 诊 断发 展 ， 更 符合 汽轮 机 的特点 和实 际 。 ４５诊 断 与仿真技 术 的结合 ． 诊 断 与 仿 真 技术 的结 合 将 主要 表 现在 ， 通过 故障 仿 真辨 识汽 轮机 故 障 。通 过系 统仿 真 为 诊 断 专 家 系 统 提 供 知识 规 则 和 学 习样 本，通过逻辑仿真对系统 中部件故障进行诊
断 ， 工神 经 网络 和专 家系统 。 目前研究 比 有 知 识 的 表达 与 获 取 ， 人 而 自学 习 ， 能 辨识 ， 智 信 较多 的是后 面几 种 ，其 中人 工 神经 网络 和专 息 融合 等 。 家 系统 的应用研 究是 这一 领域的研 究 热点 。 ３５诊 断技术 应用 推广面 临 的问题 ． ３国内在故障诊断系统设计和系统实现 我 国汽轮 机 诊 断 技术 在 现 有 基 础 上 ， 进 方 面的研 究。 步推 广应 用面 临 的主要 问题 是研 究 开发 机 完整 的汽轮 机故 障诊 断系 统 ，应包括 数 制 和观 念 问题 ，诊断 技术 与 生产 管理 的结 合 据采集 ， 信号处理 ， 分析 ， 诊断和决策几个部 问题 。 机制 和观念 问题 主要 表现 在 ： 究机 构 研 分 ， 是故 障诊 断技术 的集 中体 现 ， 国早在 分散 ，不能 形成 规模 化效 应 ；重 复性 研究 过 它 我 ８ 年代就开始了这方面的研究， 目前已经 多 ， 成 人 力 ， 力 的浪 费 ； 术 研究 转 化 为 Ｏ 到 造 物 技
应用 产品 的 少 ； 统研 究 连贯 性差 ， 系 因而 系统 升级 困难 ；应 用 系统 的维 护 与服务得 不 到保
证 。
法 ，甚至专家系统中的一些推理算法都达到 了很 高 的水 平 ，而征 兆 的获取 成 为 了一个瓶 颈 ，其 中最 大 的问题 是检 测手 段不 能 满足 诊
一
展
研 究 的重 点将 集 中在 基于诊 断技 术 的预 知维修决策， 维修管理， 设备计算机化管理系 统等 方面 ， 目的 是针 对汽 轮 机及其 系统 实施 预知维修或基于状态 的维修 ，获得最大的经
济效 益 。这也 将 是推 动 电厂接 受该 汽轮 机诊 断系 统 的一个 根本 所在 。
参考 文献
【 郭 庆琳 ， 铭． 于规 则 和本 体 的汽轮 机故 ｌ 】 张 基 障分 析【． Ｊ 电力 自动 化设备 ，０９ ０— ０ 】 ２０— ４ １ 【 彭 昭 ， 东翔 ， 立 军 ． 发 电机 组 故 障 ２ 】 蒋 钱 汽轮 特征 分析 与 仿真【． Ｊ 汽轮机 技术 ，０３０ — ８ 】 ２０— ２２ ．
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一４ — １５
工业技术
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汽轮 机 故 障诊 断技术
， 哈 黑龙江 哈 尔滨 １０ ４ ） ５ ０ ０
摘 要： 回顾 和 总结 了 国 内外 汽轮机 故 障诊 断技 术的 发展 情 况 ， 出 了 目前 在 汽轮 机故 障诊 断研 究 中存在 的问题 ， 指 并从 检 测技 术 ， 故障机 理等 几个 方面分析 了今后 可能取 得进 展 的研 究方 向 。 关键 词： 汽轮机 ； 障诊 断 ； 故 监测 １我 国的发 展情况 我 国在故 障诊 断技术 方 面的 研究 起步 较 晚， 但是 发展 很快 。一般 说来 ， 历 了两个 阶 经 段 ： 一 阶段是 从 ７ 第 ０年代 末到 ８ 代初 ， ０年 在 这个 阶段 内主要 是吸 收 国外 先 进技 术 ，并 对 些 故障机 理 和诊断 方法 展开研 究 ；第二 阶 段 是从 ８ Ｏ年代初 期到 现在 ，在 这一 阶段 ， 全 方位 开展 了机械 设备 的故 障诊 断研究 ，引人 人 工智 能等 先进 技术 ，大大 推动 了诊 断 系统 的研 制和 实施 ， 得 了丰硕 的研 究成 果 。 取 ２汽 轮机故 障诊断技 术 的发展 ２ ． 号采集 与信号 分析 １信 ２． ． １传感 器技 术 １ 由于 汽轮机 工作 环境 恶劣 ，所 以在 汽轮 机故障诊断系统中 ，对传感器性能要求就更 高。 目前 对传感 器 的研 究 ， 是 提高传 感器 主要 性 能和可 靠性 ， 开发新 型传 感器 ， 外也 有相 另 当一 部分 力量在 研究 如何让 诊 断传感 器故 障 以及减少误诊率和漏诊率 ，并且利用信息融 合进 行诊 断。 ２１ ．２信 号分 析与处理 ． 最有代表性的振动信号的分析处理。 目 前，汽轮机诊断系统中的振动信号处理大多 采用 快速 傅立 叶变换 （ ｎ’ Ｆ Ｔ Ｆ ） Ｆ 的思 想在 于 ， 将一 般时 域信号 表示 为具有 不 同频率 的谐 波 函数的线性叠加 ， 它认为信号是平稳的 ， 以 所 分析 出 的频率 具有 统计 不变 性 。Ｆ 对很 多 盯 平稳 信号 的情况 具有 适应 性 ，因而取 得 了广 泛 的应用 。但是 ，实 际 中的很多 信号 是 非线 性 ， 平稳 的 ， 以为 了提 高分 精度 ， 的信 非 所 新 号 分 析 与 处 理方 法 成 为许 多 机 构 的研 究 课