燃气轮机转子故障诊断系统的研究

摘要

随着中国西气东输战略的实施和天然气资源的不断开发利用，燃气轮机作为一种高效、清洁的动力装置被广泛应用于工业生产中。燃气轮机转子作为燃气轮机最为重要的组成部分，其可靠性和安全性愈发得到重视，这对准确和快速诊断燃气轮机转子的故障提出了更高的要求。因此，分析转子的振动信号并判断燃气轮机的运行状态是否正常，对保护设备和人身的安全、提高生产效率具有十分重要的意义。 本文首先针对燃气轮机转子在运行状态中的常见故障类型、故障机理及其相应特征进行分析，并详细描述了燃气轮机转子在发生不同故障时出现的振动特性。在深入研究旋转机械转子故障诊断的相关原理和方法的基础上，采用基于傅里叶变换的振动信号分析方法对燃气轮机转子运行状态进行判断。应用罗克韦尔自动化公司的恩泰克振动监测系统对某压气站的燃气轮机转子进行了初步故障诊断，结果表明傅里叶变换对非线性振动信号的分析具有一定的局限性。为提高诊断的准确率，提出基于支持向量机的燃气轮机转子故障诊断方法。鉴于该方法参与决策的特征变量较多，采用主元分析的方法提取出主要特征变量，同时考虑到支持向量机参数的选取对故障诊断的结果影响较大，采用粒子群算法对其参数进行优化。 最后使用转子故障模拟实验箱对转子的典型故障数据进行提取，采用支持向量机的方法对故障进行诊断。实验结果表明:基于支持向量机的燃气轮机转子故障诊断方法能较好的分辨故障类型，实现了对转子故障进行有效诊断的目的。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1课题背景及意义

1．2故障诊断技术的发展

1．2．1国外故障诊断的发展

1．2．2国内故障诊断的发展

1．3燃气轮机转子的信号处理技术与智能分析方法

1．3．1燃气轮机转子的典型信号处理技术

1．3．2燃气轮机转子的智能分析方法

1．4本文的主要研究内容

第2章燃气轮机转子故障的振动机理分析

2．1转子系统振动基本特性

2．1．1转子振动的基本特性

2．1．2共振产生的原因

2．2燃气轮机转子的故障

2．2．1不平衡故障机理及特征

2．2．2转子不对中故障的机理与特征

2．2．3转子动静碰摩故障的机理与特征

2．2．4轴承松动故障的机理与特征

2．2．5转子裂纹故障机理与特征

2．5本章小结

第3章燃气轮机转子故障诊断系统的建立

3．1燃气轮机转子振动状态检测系统

3．1．1燃气轮机转子振动信号的采集

3．1．2快速傅里叶变换对信号进行分析

3．2 Entek振动监测系统的应用

3．3本章小结

第4章基于主元分析的旋转机械特征提取

4．1主元分析基本原理

4．1．1旋转机械中的主元分析降维原理

4．1．2主元个数的确定

4．1．3旋转机械的特征提取方法

4．2基于核主元分析的旋转机械特征提取

4．2．1核主元分析基本原理

4．2．2核函数的选取

4．3基于核主元分析的故障特征提取实验

4．4本章小结

第5章基于支持向量机的旋转机械故障诊断

5．1支持向量机基本原理

5．1．1统计学习理论基础

5．1．2支持向量机分类

5．2支持向量机的参数优化方法

5．2．1常用的参数优化方法

5．2．2基于粒子群的支持向量机参数优化方法

5．2．3实验仿真

5．3基于支持向量机的旋转机械故障聚类方法

5．3．1基于二叉树的多级SVM分类器的原理

5．3．2基于二叉树的旋转机械故障诊断模型的建立

5．3．3基于二叉树的旋转机械故障诊断步骤

5．4基于核主元分析和支持向量机的旋转机械故障聚类方法

5．4．1基于核主元分析与支持向量机的旋转机械故障诊断模型

5．4．2实验研究

5．5本章小结

6．1研究工作的总结

6．2未来工作的展望

参考文献

致谢