燃氣輪機熱力參數的信號處理和傳感器故障診斷.pdf

1、燃氣輪機作為一種重要的動力裝置，廣泛應用于發(fā)電，艦船，航空等領域，在國民經濟中起著極其重要的作用。隨著燃氣輪機機組越來越復雜，對其性能和狀態(tài)的檢測及控制也變得越來越重要。而傳感器作為測量與控制系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，是采集信號的主要部件，同時也是最易出現故障的環(huán)節(jié)之一。傳感器若發(fā)生故障，往往會產生錯誤的監(jiān)測信號，帶來不當的控制等非常嚴重的后果，因而傳感器的狀態(tài)檢測、故障診斷成為了一個比較重要的研究課題。
　　 本文結合燃氣

2、輪機裝置的實際情況開展了熱力參數傳感器故障診斷的研究，主要工作如下：
　　 (1)對由燃氣輪機熱力參數傳感器發(fā)生信號的性質、處理流程及相關問題進行了分析和說明，使抽象的理論和方法變得具體和詳細。
　　 (2)基于廣義回歸神經網絡的方法，對傳感器的信號進行了實時檢測。在燃氣輪機機組穩(wěn)定運行的工況下，傳感器的信號符合平穩(wěn)的隨機過程函數，提出用神經網絡的方法進行狀態(tài)的檢測。而廣義回歸神經網絡預測模型由于具有良好的非線性映射能力

3、和建模樣本需要數量少的特性，再加上其預測精度高，因此提出用該網絡對熱力參數傳感器進行狀態(tài)檢測。同時進行了網絡的最優(yōu)化設計和誤差控制，并通過檢測結果證實了預測模型的正確性和有效性。在穩(wěn)定運行工況下建立了一種新的閾值的估計方法，該方法下確定的閾值有效去除了工況和大氣溫度對傳感器數值的影響。同時，針對因長期運行所引起的傳感器讀數的波動，建立了網絡樣本的更新，以消除這類波動對傳感器狀態(tài)檢測的影響。
　　 (3)基于小波分析和小波熵方法建

4、立了傳感器故障診斷的一套方法。基于小波分析的基本理論及在奇異點檢測方面的優(yōu)勢，經過仿真計算，進行了小波基及小波分解尺度的選擇，得出了小波變換在傳感器故障檢測方面的可行性。同時，又通過分析比較，總結了小波變換的不足和缺陷，從而引出了小波熵的應用。將小波分析與熵結合起來，利用小波熵的概念，通過計算小波變換結果的分布狀態(tài)，來提取不同類型的故障信號的特征。同樣，通過仿真計算，得到幾種具體的小波熵的計算結果，并初步擬定一套利用小波熵進行傳感器故障

5、診斷的方法，并用實驗數據證明了該方法的有效性，期待以后能進一步完善這個框架，以達到更好的效果。
　　 (4)利用燃燒室、燃氣輪機等設備，在運行中進行了傳感器故障實驗，采集了不同類型故障的實驗數據，建立了不同類型故障的數學模型，可為仿真計算提供數據。
　　 (5)基于美國國家儀器公司(NI)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，根據前面的理論知識和仿真計算，搭建了燃氣輪機可測參數傳感器在線檢測與診斷試驗裝置。這個試驗裝置為理論提供了有效的

6、支撐和說明，同時也為后續(xù)的改進提供了有力的工具和條件。
　　 本文的創(chuàng)新點主要在于：
　　 (1)設計了基于廣義回歸神經網絡的燃氣輪機傳感器狀態(tài)檢測算法；
　　 (2)將小波熵理論引入到燃氣輪機傳感器狀態(tài)檢測與故障診斷領域；
　　 (3)對燃氣輪機熱力參數的傳感器信號，建立了神經網絡與小波熵相結合的狀態(tài)檢測與診斷的方法;
　　 (4)基于美國國家儀器公司的硬件和軟件，結合基于熱力參數的燃氣輪機故障