回顧和總結(jié)了國(guó)內(nèi)外汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展情況，指出了目前在汽輪機(jī)故障診斷研究中存在的問題，并從檢測(cè)技術(shù)，故障機(jī)理等幾個(gè)方面分析了今后可能取得進(jìn)展的研究方向。
關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；故障診斷；監(jiān)測(cè)
l我國(guó)的發(fā)展情況
我國(guó)在故障診斷技術(shù)方面的研究起步較晚，但是發(fā)展很快。一般說來，經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是從70年代末到80年代初，在這個(gè)階段內(nèi)主要是吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，并對(duì)一些故障機(jī)理和診斷方法展開研究；第二階段是從80年代初期到現(xiàn)在，在這一階段，全方位開展了機(jī)械設(shè)備的故障診斷研究，引入人工智能等先進(jìn)技術(shù)，大大推動(dòng)了診斷系統(tǒng)的研制和實(shí)施，取得了豐碩的研究成果。
2汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展
2.1信號(hào)采集與信號(hào)分析
2.1.1傳感器技術(shù)
由于汽輪機(jī)工作環(huán)境惡劣，所以在汽輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)中，對(duì)傳感器性能要求就更高。目前對(duì)傳感器的研究，主要是提高傳感器性能和可靠性，開發(fā)新型傳感器，另外也有相當(dāng)一部分力量在研究如何讓診斷傳感器故障以及減少誤診率和漏診率，并且利用信息融合進(jìn)行診斷。
2.1.2信號(hào)分析與處理
最有代表性的振動(dòng)信號(hào)的分析處理。目前，汽輪機(jī)診斷系統(tǒng)中的振動(dòng)信號(hào)處理大多采用快速傅立葉變換(FFT)，F(xiàn)FT的思想在于將一般時(shí)域信號(hào)表示為具有不同頻率的諧波函數(shù)的線性疊加，它認(rèn)為信號(hào)是平穩(wěn)的，所以分析出的頻率具有統(tǒng)計(jì)不變性。FFT對(duì)很多平穩(wěn)信號(hào)的情況具有適應(yīng)性，因而取得了廣泛的應(yīng)用。但是，實(shí)際中的很多信號(hào)是非線性，非平穩(wěn)的，所以為了提高分精度，新的信號(hào)分析與處理方法成為許多機(jī)構(gòu)的研究課題。
2.2故障機(jī)理與診斷策略
2.2.1故障機(jī)理
故障機(jī)理是故障的內(nèi)在本質(zhì)和產(chǎn)生原因。故障機(jī)理的研究。是故障診斷中的一個(gè)非�；A(chǔ)而又必不可少的工作。目前對(duì)汽輪機(jī)故障機(jī)理的研究主要從故障規(guī)律，故障征兆和故障模型等方面進(jìn)行。由于大部分軸系故障都在振動(dòng)信號(hào)上反映出來，因此，對(duì)軸系故障的研究總是以振動(dòng)信號(hào)的分析為主。
2.2.2診斷策略和診斷方法
在汽輪機(jī)故障診斷中用到的診斷策略主要有對(duì)比診斷，邏輯診斷，模式識(shí)別，模糊診斷，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)。而目前研究比較多的是后面幾種，其中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)的應(yīng)用研究是這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
3國(guó)內(nèi)在故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方面的研究。
完整的汽輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)，應(yīng)包括數(shù)據(jù)采集，信號(hào)處理，分析，診斷和決策幾個(gè)部分，它是故障診斷技術(shù)的集中體現(xiàn)，我國(guó)早在80年代就開始了這方面的研究，到目前已經(jīng)研制開發(fā)了幾十種系統(tǒng)。
華北電力學(xué)院以模擬轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)作為信號(hào)源對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行了研究，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱電工儀表所等院所聯(lián)合研制200MW，300MW汽輪發(fā)電機(jī)組工況監(jiān)測(cè)與故障診斷專家系統(tǒng)（國(guó)家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目）可全面監(jiān)測(cè)診斷機(jī)械振動(dòng)故障，汽隙振動(dòng)故障，以及調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)
故障。哈爾濱工業(yè)大學(xué)對(duì)診斷系統(tǒng)從數(shù)據(jù)采集到原型機(jī)理論作了很多研究，并推出了代表性的診斷系統(tǒng)MM-MD。清華大學(xué)對(duì)診斷系統(tǒng)的軟件構(gòu)成，硬件結(jié)構(gòu)與協(xié)調(diào)方法，原型機(jī)系統(tǒng)等，進(jìn)行了一系列的研究，并與山東電力科學(xué)試驗(yàn)研究所合作開發(fā)出了大型電站性能與振動(dòng)遠(yuǎn)程檢測(cè)分析與診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)由各電廠中的振動(dòng)分析站，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程診斷中心（濟(jì)南市山東電力科學(xué)研究院）和遠(yuǎn)程診斷分中心（清華大學(xué)）等四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。
3.1檢測(cè)手段
汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)中的許多數(shù)學(xué)方法，甚至專家系統(tǒng)中的一些推理算法都達(dá)到了很高的水平，而征兆的獲取成為了一個(gè)瓶頸，其中最大的問題是檢測(cè)手段不能滿足診斷的需要，如運(yùn)行中轉(zhuǎn)子表面溫度檢測(cè)，葉片動(dòng)應(yīng)力檢測(cè)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)卡澀檢測(cè)，內(nèi)缸螺栓斷裂檢測(cè)等，都缺乏有效的手段。
3.2材料性能
在壽命診斷中，對(duì)材料性能的了解非常重要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)壽命評(píng)價(jià)都是以性能數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。但目前對(duì)于材料的性能，特別是對(duì)于汽輪機(jī)材料在復(fù)雜工作條件下的性能變化還缺乏了解。
3.3復(fù)雜故障的機(jī)理
對(duì)故障機(jī)理的了解是在準(zhǔn)確診斷故障的前提。目前，對(duì)汽輪機(jī)的復(fù)雜故障，有些很難從理論上給出解釋，對(duì)其機(jī)理的了解并不清楚，比如在非穩(wěn)定熱太下軸系的彎扭復(fù)合振動(dòng)問題等，這將是阻礙汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)發(fā)展的主要障礙之一。
3.4人工智能應(yīng)用
專家系統(tǒng)作為人工智能在汽輪機(jī)故障診斷中的主要應(yīng)用已經(jīng)獲得了成功，但仍有一些關(guān)鍵的人工智能應(yīng)用問題需要解決，主要有知識(shí)的表達(dá)與獲取，自學(xué)習(xí)，智能辨識(shí)，信息融合等。
3,5診斷技術(shù)應(yīng)用推廣面臨的問題
我國(guó)汽輪機(jī)診斷技術(shù)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推廣應(yīng)用面臨的主要問題是研究開發(fā)機(jī)制和觀念問題，診斷技術(shù)與生產(chǎn)管理的結(jié)合問題。機(jī)制和觀念問題主要表現(xiàn)在：研究機(jī)構(gòu)分散，不能形成規(guī)�；�(yīng)；重復(fù)性研究過多，造成人力，物力的浪費(fèi)；技術(shù)研究轉(zhuǎn)化為應(yīng)用產(chǎn)品的少；系統(tǒng)研究連貫性差，因而系統(tǒng)升級(jí)困難；應(yīng)用系統(tǒng)的維護(hù)與服務(wù)得不到保證。
4汽輪機(jī)故障診斷的發(fā)展前景與趨勢(shì)
很多學(xué)者和研究人員都認(rèn)識(shí)到上述問題對(duì)汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)發(fā)展的影響，正在進(jìn)行相應(yīng)的研究工作。汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)的研究將會(huì)在以下幾個(gè)方面得到重視，并取得進(jìn)展。
4.1全方位的檢測(cè)技術(shù)
針對(duì)汽輪機(jī)及其系統(tǒng)各種故障的各種新檢測(cè)技術(shù)將是一個(gè)主要的研究方向，會(huì)出現(xiàn)許多重要成果。
4.2故障機(jī)理的深入研究
任何時(shí)候，故障機(jī)理的深入研究都將推動(dòng)故障診斷技術(shù)的發(fā)展。故障機(jī)理的研究將集中在對(duì)漸發(fā)故障定量表征的研究上，研究判斷整個(gè)系統(tǒng)故障狀態(tài)的指標(biāo)體系及其判斷值將是另一個(gè)重要方向。
4.3知識(shí)表達(dá)，獲取和系統(tǒng)自學(xué)習(xí)
知識(shí)的表達(dá)，獲取和學(xué)習(xí)一直是診斷系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)，但未取得重大突破，它仍將是繼續(xù)研究的熱點(diǎn)。
4.4綜合診斷
汽輪機(jī)故障診斷，將從以振動(dòng)診斷為主向考慮熱影響診斷，性能診斷，邏輯順序診斷，油液診斷，溫度診斷等綜合診斷發(fā)展，更符合汽輪機(jī)的特點(diǎn)和實(shí)際。
4.5診斷與仿真技術(shù)的結(jié)合
診斷與仿真技術(shù)的結(jié)合將主要表現(xiàn)在，通過故障仿真辨識(shí)汽輪機(jī)故障。通過系統(tǒng)仿真為診斷專家系統(tǒng)提供知識(shí)規(guī)則和學(xué)習(xí)樣本，通過邏輯仿真對(duì)系統(tǒng)中部件故障進(jìn)行診斷。
4.6信息融合
汽輪機(jī)信息融合診斷重點(diǎn)在征兆級(jí)和決策級(jí)展開研究，目前是通過不同的信息源準(zhǔn)確描述汽輪機(jī)真實(shí)狀態(tài)和整體狀態(tài)。
4.7從診斷向汽輪機(jī)設(shè)備現(xiàn)代化管理發(fā)展
研究的重點(diǎn)將集中在基于診斷技術(shù)的預(yù)知維修決策，維修管理，設(shè)備計(jì)算機(jī)化管理系統(tǒng)等方面，目的是針對(duì)汽輪機(jī)及其系統(tǒng)實(shí)施預(yù)知維修或基于狀態(tài)的維修，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。這也將是推動(dòng)電廠接受該汽輪機(jī)診斷系統(tǒng)的一個(gè)根本所在。
參考文獻(xiàn)
[1]郭慶琳，張銘．基于規(guī)則和本體的汽輪機(jī)故障分析叨．電力自動(dòng)化設(shè)備，2009-04-10
[2]彭昭，蔣東翔，錢立軍，汽輪發(fā)電機(jī)組故障特征分析與仿真[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2003-02-2
熱門產(chǎn)品：高效電機(jī) 高壓電機(jī) 低壓電機(jī) 變頻電機(jī) 防爆電機(jī) 同步電機(jī) 直流電機(jī) 電機(jī)配件 電機(jī)維修 水泵配件 電機(jī)節(jié)能改造
快速鏈接：湘電集團(tuán)有限公司 湘電股份有限公司 湘電風(fēng)能有限公司 湘電新能源有限公司 湘電長(zhǎng)沙水泵廠 湘潭電機(jī)廠
