基于熱力參數的燃氣輪機故障診斷標準數學模型的研究與開發(fā).pdf

1、目前，隨著燃氣輪機在軍事和民用領域的廣泛應用，其重要性也得到了逐步的提高。其獨特的優(yōu)越性已經使其成為一些部門的關鍵設備，但其系統(tǒng)的復雜性與整體性又給我們在使用過程中帶來挑戰(zhàn)，當某個子系統(tǒng)發(fā)生故障或某一個零件失效時，都會帶來機器的停止并造成嚴重的后果。在傳統(tǒng)維修過程中一般采取事后維修和定期維修兩種，但是這兩種維修方式都存在嚴重弊端。采取事后維修一般會造成巨大的成本損失，而定期維修又不能適應機器故障出現(xiàn)的不定性規(guī)律。隨著人工智能的提出以及專

2、家系統(tǒng)的快速發(fā)展，一種新的維修方式預知維修已經廣泛應用于燃氣輪機這種大型系統(tǒng)的維修。隨著各種技術的全面發(fā)展，專家系統(tǒng)也得到很好的補充和完善。目前在燃氣輪機的故障診斷專家系統(tǒng)的開發(fā)上也是一個多種診斷理論和方法交融的過程，診斷的準確性和正確性有很大程度的提高。但隨著技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的基于振動信號的診斷方法已出現(xiàn)一定的局限性，不能完全滿足燃氣輪機診斷系統(tǒng)的發(fā)展需要特別在針對燃氣輪機通流部分的診斷更顯得捉襟見肘。因此，為了解決這些問題，許多專家

3、學者提出基于熱力參數的燃氣輪機故障診斷。目前，基于熱力參數的燃氣輪機故障診斷都需要建立燃氣輪機的故障數學模型。通過此模型的建立，可將作為故障征兆的性能參數變化量轉化為可測參數的變化量，直接應用于故障診斷。但是，故障模型的建立需要大量的燃氣輪機無故障狀態(tài)下的運行參數，而且大部分的參數都是不可測量的。因此，為了得到這些無故障狀態(tài)下的運行參數，就需要建立燃氣輪機的標準數學模型。 鑒于此，本文結合某型三軸艦載燃氣輪機熱參數故障診斷系統(tǒng)開

4、發(fā)的國防預研項目，建立了某型三軸燃氣輪機的通流部分的部件標準數學模型，用于求解該型燃氣輪機的無故障狀態(tài)參數。在部件的標準數學模型建立過程中，利用MATLAB回歸函數的功能，對既定形式的函數進行回歸分析，得到了某型三軸燃氣輪機的壓氣機、燃燒室和渦輪等部件的解析式。針對回歸過程中的初值難以確定問題，本文采取了初值的多次逼近方法。根據運算結果，重新賦予初值，直至前后兩次的運算結果在一定的誤差允許范圍內為止，提高了模型的建立精度。通過所建立的模

5、型，本文得到該型機的部件運行特性圖，并開發(fā)出某型三軸燃氣輪機的無故障運行模擬器。具體工作如下： 1，針對該型機通流部分的部件結構特征，確定特性參數間的函數關系，利用MATLAB建立起燃氣輪機標準數學模型。 2，利用標準數學模型進行燃氣輪機設計工況點的熱參數求解，并根據實測數據進行模型可靠性的證明。 3，根據所建立的標準數學模型，進行某型三軸燃氣輪機的壓氣機、燃燒室和渦輪等部件的特性曲線繪制與分析。