发电机组状态巡检与故障诊断系统的研究与实现

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1、发电机组状态巡检与故障诊断系统的研究与实现第26卷第4期20振动、测试与诊断Jouribration，MeasuremeV01.何永勇卢文秀褚福磊北京，1（清华大学精密仪器与机械学系摘要针对传统故障诊断专家系统实用性弱等缺点，面向现场实际应用,提出了基于状态预警机制并且融自动诊断、状态巡检和常规专家系统诊断为一体的多层次故障诊断系统设计方案。该方案基于数理统计原理，通过正态性和平稳性检验实现状态预警机制；利用故障模型辨识利诊断规则的量化实现自动诊断;通过对诊断规则的总结形成诊断流程以实现故障普查。利用该设计方案，针对实际汽

2、轮机组和水轮机组，开发了相应的实际应用系统，并取得了很好的应用效果。关键词汽轮机组水轮机组故障诊断专家系统中图分类号TM312和使用性。因此，为了提高诊断系统的实用性，使诊引言电力工业是国民经济的基础工业，电力系统的断系统真正介入电厂的机组安全运行管理，为机组工况监测分析、故障详细诊断和维护维修咨询服务，通过分析电厂的实际需求，研究总结诊断专家系统的实现技术，面向电厂现场运行，笔者提出了基于状态预警机制的人工诊断与自动诊断相结合的故障诊断策略及诊断系统实现方案，并针对汽轮机组和水轮机组，开发出了相应的诊断系统，取得了很好的

3、应用效果。运行状况直接关系着国民经济的正常运作和稳定发展。发电机组是电力系统的关键设备，其安全稳定地运行对电力生产的顺利进行尤为重要。因此，发电机组一直是旋转机械故障诊断领域的重要研究对象，人们从动力学特性、振动分析、运行规律以及状态监测和故障诊断技术等多方面展开了大量的研究［1］,取得了显著的研究成果。国内科研机构和高校先后开发的多套监测诊断系统在各电力系统中也取得了成功的应用［2近儿年來的计算机网络技术的发展普及和电力企业运营管理的自动化和网络化，使发电机组状态监测与故障诊断技术进入了一个新的发展阶段，所开发的基于In

4、ternet/Intranet的远程状态监测与故障诊断系统已在多个电厂得到成功应用L3],给企业带来了良好的经济和社会效益。但是从目前的应用来看，所研发的系统是强于监测而弱于诊断。对于系统的监测部分，技术上已基木成熟，系统在软硬件方面的可靠性已接近国外同1基于状态预警机制的诊断触发监测诊断系统在连续运行过程中会根据所获得的数据对机组的状态进行判断，并形成机组状态清单，这个状态清单也是一种诊断备忘录，诊断系统根据这个诊断备忘录实施相应的诊断。传统上，这种状态判断主要采用阈值法，即判断机组的振动（摆度、轴振或瓦振）峰峰值是否超

5、限。这是一种“绝对”比较法。但实际情况中，各机组具有很强的“个性”，其振动特性存在着个体差异,“绝对”比较法会造成严重误判。为此，基于数理统计原理，笔者提出了一种机类监测系统，功能也越来越完善，实时性和在线性也都能满足企业对监测的要求，并能与MIS系统和其他监控系统顺利互接。对于诊断部分，尽管都开发有相应的诊断专家系统，但应用效果很不理想，企业反映这些诊断专家系统的使用太过繁杂，缺乏实用性组自身状态相对比较的状态判别和预警机制。其基本思路是：机组正常运行时，作为一动力学系统应是正态平稳随机过程，所采集的数据也应满足正态平稳

6、条件的时间序列。当机组发生故障使得状态发生变化后，其在动力学上将不再满足正态平稳条件或•教育部“新世纪优秀人才支持计划”；国家杰出青年科学基金资助项目（编号：50425516）o收稿日期：2005—02—22；修改稿收到日期：2005—05—08o万方数据270振动、测试与诊断第26卷至少在统计学意义上与机组正常工况时的动力学特征存在显著差异。所以，通过正态性和平稳性检验，可以判断机组相对于自身的状态变化，状态判断结果更具有合理性和针对性。状态判断所形成的故障诊断备忘录是启动诊断系统完成相应诊断的依据。2诊断系统功能定位、

7、设计及实现面向现场，实用性、易用性和使用的灵活性是该诊断系统主要考虑的目标。因此，诊断系统的功能定位是:手动诊断与自动诊断结合，以常见故障的诊断为主，辅之以特定故障的分析诊断，可协助诊断特定的疑难故障，并为机组的诊断提供机理知识。可诊断或给出诊断建议的故障整理如下：（1）汽轮机组：油膜涡动、油膜振荡、转子与轴瓦碰摩、轴承座松动、转子质量不平衡、转子热弯曲、转轴裂纹、不对中。（2）水轮机组：泄水锥松动、尾水管涡带振动过大、导水机构传动部件松动、调速器故障引起接力器抽动、大轴密封润滑不良、大轴密封偏磨、水轮机迷宫环碰磨、大轴弯

8、曲或法兰不对中、大轴法兰螺栓松动、导轴承不对中、导轴承支承部件有松动或裂纹、导轴承间隙调整不当、推力轴承润滑不良、推力轴承弹性油箱状态恶化、转子动平衡不良、电磁力不平衡、定子叠片松动。诊断系统的功能结构如图1所示。晤雨自动诊断I1巡检推理诊断1I诊断专家系统基于故障基于可量基于非可与特征数特征参量化知识