大型汽轮发电机在线监测与故障诊断技术的分析

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1、华北电力大学硕士学位论文卜——磊■———卜、面r竹距离’现场‘短距离‘一图1．1监测系统总体框图{。2电机故障诊断技术研究的主要内容30多年柬，故障诊断技术不断吸收各门科学技术发展的新成果，诊断的理论与应用有了很大的发展和进步，它涉及系统论、控制论、信息论、检测与估计理论、计算机科学等多方面的内容，成为集数学、物理、力学、化学、电子技术、信息处理、人工智麓等基磷学科以及各相关专监学科于一体的新兴交叉学科。故障诊断技术研究的主要内容包括以下4个方面：故障机理、故障信息处理技术、故障源分离与定位技术、人工智能技术的应用研究pl。故障机理的研究，是以可靠性

2、和故障物理为理论基础，研究故障的物理学或数学模型，进行物理模拟或计算机仿真，其目的是了解故障的形成和发展过程，明确故障的动态学特征，从而进一步掌握典型的故障信号，提取故障征兆，建立故障样板模式。故障机理的研究是故障诊断的基础，是获得准确、可靠的诊断结果的重要傈证。故障信息处理技术是故障诊断的前提，它在提高诊断的准确性和可靠性方面处于遗参常重要的地位。常规的放障信息处理技术包括故障信号检测和故障信号分析处理两个部分。信号检测通常是指振动、噪声、温度、压力、电流、电压等信号中的一种或几种，这需要各种各样的传感器来对信号进行测量；故障信号分析处理是对检测到

3、的各种状态信息进行加工、变换，以提取故障征兆。目前，应用最广泛的故障信号分析处理方法是傅立叶(Fourier)分析和相应的FFT快速算法。借助于FFT算法实现的信号处瑗有频谱分析、相关分析、相干分析、传递函数分析、细化谱分析、时间序列分析、倒频谱分析、包络分析等。这些分析方法在故障诊断过程中起到?重要的作用，但傅立时分析方法只适合予分析连续的、乎稳的时域信号。为了2华北电力人学硕+学位论文有效地分析处理工程应用领域中大量的非平稳信号，人们把小波(Wavelet)和分形(F豫et羹>这两种新的工具引入到故障信号的分析处理中。它们的理论和应用研究十分活跃

4、，预示着在故障诊断领域中将获得广泛的应用。故障源分离与定位也称为故障模式识别，是将经过信号处理得到的有限的或不完整的特征信号与故障原因对应起来，使故障源定位。故障源分离与定位技术是故障诊断的关键技术，将故障源定位是故障诊断的最终网标。。智能诊断技术是大型复杂系统故障诊断发展筋重点方向。露静，尽管人钓在智能诊断技术的研究方面做了大量的研究工作，但无论是在理论方面还是在实际应用方面都还存在许多问题有待于研究解决。1．3国内外研究现状目前，以美国为首的西方国家在开展大型汽轮发电机的在线监测与诊断技术的综合研究方面处于领先地位。究其原因，主要是美国形成诊断技

5、术产业化的时间较早。如Bcntlv，lRD，BEI，从事对大型电站机组的运行和监控的研究，以及对机组可靠性、安全性、维修性与经济管理技术方筒的研究，已有了40多年的历史，建立了庞大的数据库管理系统，并开震了专家系统的研究，具有雄厚的数据与软件实力。我国大型汽轮发电枫组的在线监测与故障诊断技术从“七五"、“夕℃五"起步，并在“九五”期间仍继续受到支持，由此可见其麓要性。西安交通大学、哈尔滨工业大学、清华大学、华北电力大学等一些高校及西安热工研究院等一些研究单位在大型汽轮发电机组故障机理及其诊断技术研究方面总体上处于国内领先水平。在现场信号采集与故障诊断

6、仪器及数据管理软件的研制方面，国内虽有一些大学及研究所推出了自己的产品，如北京振通检测技术研究所推出的902和903便携式数据采集器、重庆大学测试中心的QLSA—W型振动噪声测试分析仪、大连理工大学推粥的PDM2000数据采集分析仪及管理软件等，僵随着计算机技术尤其是微处理器及软件技术的飞速发展，上述装置及软件系统在性能指标、可靠性、软件对不同公司数据采集装置的适应性等方面均存在一定的局限性瞪l。1．4定子绕组热故障在线监测方法与应用国际上针对发电机热故障状态监测是近十几年来兴起的，国内在这个领域的研究也是近几年刚起步，公开发表的文章有几篇，它们有各

7、自的特点。{．4．{基于发电橇状态运行参量的温度水力模型1)李永刚老师建立了一秘发电机定子绕组温度水力模型，建模时做了这样的华北电力人学硕士学位论文假设：定子线棒绝缘是绝热体，线圈导体不能通过绝缘和外界发生热交换，线圈产生的热量全部由冷却承带走，线圈的热源为焦耳热，忽略线圈电阻受温度变化的影响，忽略定子线棒的轴向传热。模型的结构如下：≯；=是生◆≠‘(1一1)式中：f’冷却水进水温度；，定子电流；，考虑集肤效应后线棒的电阻；七与发电机结梅有关的常数；≠：线捧出东温度：矿冷却水流量。除了参数壹为常数外，其余的量都是发电机的运行参数。常数七可通过最小二乘

8、法或神经网络中的BP算法，以发电机的运行参数作为样本训练求得H】。2)蒲莹对李永刚老师的模型进行了改进，建立