基于模型的汽轮机调节系统故障诊断研究

论文摘要

随着工业水平以及人民生活水平的迅速发展,对电力的需求不断增大,要求机组容量不断增大,结构日趋复杂。为了保证安全顺利的生产,汽轮机调节系统的地位也变得越来越重要,对调节系统可靠性的要求也越来越高。因此对汽轮机调节系统进行故障诊断是十分必要的。本文针对整个汽轮机调节系统,以目前大型机组中广泛使用的数字式电液控制系统(DEH)作为对象进行了研究。首先对DEH系统进行了介绍,分析了系统的结构。依据工作原理分别对DEH的受控对象以及执行机构搭建了其数学模型。分析了调节系统可能出现的多种故障现象,发现DEH中的液压部件出现卡涩是导致多种故障现象的原因。因此对卡涩故障进行了细致的分析,对其进行了建模仿真研究,并介绍了用于监测诊断卡涩故障的方法。在对这些方法进行了优缺点比较以后,确定了通过参数估计对卡涩故障进行辨识诊断的思路。鉴于卡涩故障出现给系统带来的强非线性以及DEH系统的特殊性,决定基于遗传算法对卡涩故障进行辨识诊断。介绍了遗传算法的原理、运算过程以及计算过程中的早熟现象。并针对早熟引入了自适应的多种群遗传算法进行计算。最后对卡涩故障的诊断进行了仿真。确定了研究模型,选择了各种参数,在多个情况下对卡涩故障的诊断进行了仿真,并对结果进行了分析。验证了基于遗传算法的卡涩故障辨识诊断方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 故障诊断技术综述
• 1.2.1 故障诊断技术发展与应用
• 1.2.2 故障诊断方法及分类
• 1.3 基于模型的故障诊断
• 1.3.1 基于模型的故障诊断的思想
• 1.3.2 基于模型的故障诊断的实现方法
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 汽轮机数字电液调节系统
• 2.1 汽轮机DEH 系统概况
• 2.2 汽轮机电液调节系统
• 2.2.1 DEH 系统结构
• 2.2.2 调节系统基本任务
• 2.3 DEH 的受控对象
• 2.3.1 蒸汽容积
• 2.3.2 汽轮机转子
• 2.4 DEH 执行器的工作原理及模型
• 2.4.1 电液转换器及其模型
• 2.4.2 滑阀油动机及其模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 调节系统故障及其检测方法
• 3.1 调节系统故障
• 3.1.1 超速故障
• 3.1.2 功率不稳故障
• 3.1.3 转速不稳故障
• 3.2 调节系统的卡涩故障
• 3.2.1 卡涩故障模型
• 3.2.2 随动滑阀卡涩故障仿真
• 3.2.3 DEH 系统出现卡涩故障时的模型
• 3.3 卡涩故障诊断监测方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于遗传算法的卡涩故障诊断
• 4.1 基于遗传算法系统辨识的卡涩故障诊断思路
• 4.2 遗传算法的原理
• 4.2.1 遗传算法的基本运算过程
• 4.2.2 遗传算法的选择算子
• 4.2.3 遗传算法的交叉算子
• 4.2.4 遗传算法的变异算子
• 4.3 遗传算法的早熟现象及克服方法
• 4.4 Matlab 遗传算法工具箱及其改进
• 4.4.1 遗传算法工具箱
• 4.4.2 遗传工具箱的改进
• 4.5 本章小结
• 第5章 卡涩故障诊断仿真及结果分析
• 5.1 研究模型
• 5.2 参数选取
• 5.2.1 目标函数
• 5.2.2 确定待辨识参数
• 5.2.3 遗传算法参数选取
• 5.3 卡涩故障诊断及结果分析
• 5.3.1 电液转换器卡涩
• 5.3.2 油动机卡涩
• 5.3.3 电液转换器和油动机同时出现卡涩
• 5.3.4 诊断结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历