基于模型的三軸燃?xì)廨啓C(jī)氣路故障診斷研究.pdf

1、隨著燃?xì)廨啓C(jī)在航空、艦船和能源工業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的角色，它們的安全和高效運(yùn)行對(duì)航空、艦船、電力系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性影響也越來(lái)越重要。結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，工作條件的惡劣，使得燃?xì)廨啓C(jī)極易發(fā)生故障。燃?xì)廨啓C(jī)氣路故障診斷研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　GT25000型燃?xì)廨啓C(jī)是工業(yè)/船用三軸燃?xì)廨啓C(jī)，目前已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，其改型燃機(jī)在國(guó)內(nèi)工業(yè)發(fā)電以及西氣東輸?shù)软?xiàng)目中廣泛應(yīng)用。本文以GT25000為原型的三軸燃?xì)廨啓C(jī)為研究對(duì)象，圍繞基于

2、模型的三軸燃?xì)廨啓C(jī)氣路故障診斷進(jìn)行研究。
　　首先，采用模塊化思想，建立了基于Matlab/Simulink的三軸燃?xì)廨啓C(jī)模型，其中考慮了燃?xì)饨M分，抽氣冷卻，熱物性隨溫度的變化，容積慣性等因素，保證了模型仿真精度。通過(guò)設(shè)計(jì)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)循環(huán)熱力計(jì)算為模型提供必要的仿真參數(shù)。模型在設(shè)計(jì)工況附近動(dòng)態(tài)仿真仿真結(jié)果與三軸燃?xì)廨啓C(jī)真實(shí)運(yùn)行情況基本吻合，保證了使用該模型進(jìn)行燃機(jī)氣路故障診斷的可信度。
　　其次，參考非線性模型線性化的擬合法，提出

3、對(duì)小擾動(dòng)法建模時(shí)的擾動(dòng)量進(jìn)行優(yōu)化的方法，不僅能夠提高線性化建模的精度，而且此方法優(yōu)化時(shí)并不改變系統(tǒng)矩陣元素原本的物理意義，優(yōu)化后的結(jié)果可直接應(yīng)用于狀態(tài)擴(kuò)展后的線性氣路故障模型的建立。在建立了精確線性模型的基礎(chǔ)上，將健康參數(shù)增廣到系統(tǒng)狀態(tài)中，建立了可以描述三軸燃?xì)廨啓C(jī)部件性能蛻化的線性故障模型。經(jīng)過(guò)離散化處理，線性故障模型可直接應(yīng)用于自適應(yīng)濾波器。
　　再次，分別利用擴(kuò)展卡爾曼濾波器和強(qiáng)跟蹤濾波器對(duì)三軸燃?xì)廨啓C(jī)漸變型和快變型氣路故障

4、進(jìn)行診斷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)部分氣路部件性能參數(shù)的準(zhǔn)確跟蹤。進(jìn)一步的仿真結(jié)果驗(yàn)證了強(qiáng)跟蹤濾波器準(zhǔn)確、快速的跟蹤性能。在已有的三軸燃?xì)廨啓C(jī)模型和診斷系統(tǒng)測(cè)量選擇基礎(chǔ)上，兩種濾波器均只能對(duì)部分性能參數(shù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確跟蹤，但無(wú)法完成全部部件健康參數(shù)的估計(jì)，這里涉及到診斷系統(tǒng)能觀性的問(wèn)題。
　　最后，分別通過(guò)基于奇異值分解（SVD）的方法和線性故障模型仿真的方法，對(duì)不同氣路故障診斷系統(tǒng)的能觀性進(jìn)行了檢測(cè)和分析，并得到比較一致的分析結(jié)果。隨后利用不同的診斷