旋转机械故障诊断新方法的应用研究与振动监测诊断系统的开发
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摘要
本文在对故障诊断方法与振动监测系统开发现状广泛调研和深入分析的基础上，针对火电厂大型旋转机械的运行特点，进行了故障诊断新方法的应用研究并开发了汽轮发电机组和锅炉汽动给水泵组振动监测与故障诊断系统，具体内容包括：
1)研究了神经网络和模糊矩阵的故障诊断方法，构建了BP神经网络和模糊专家矩阵对现场机械实际振动信号进行诊断。通过计算不同故障情况下齿轮箱振动信号的关联维数和布朗维数，实验研究了故障信号的分形特性。
2)针对火电厂200MW机组的特点，开发了多通道振动实时监测分析系统。该系统在电厂已有的飞利普RMS700汽轮机保护系统(TSI)的振动测点后端采集振动信号，可以对汽轮机轴振和瓦振信号实现全面监测分析，具有较强的故障诊断功能。
3)针对火电厂汽动给水泵组，开发了分布式振动监测分析系统。该系统自成体系，从传感器、前置器、采集板到软件系统均自主搭建和开发。并使用ActiveX和多层分布数据库技术实现了振动数据的局域网络发布。
上述两套旋转机械振动监测与故障诊断系统在火电厂旋转机械中得到了较好的应用，现场反映良好。
The application of some new fault diagnosis methods was introduced in this paper and the feasibility of them was validated by experimentation. At the same time, Aim at different characteristic of different rotating machines, the distributed vibration monitoring and fault diagnosis systems that were applied to turbine or pump were developed. The major contents of the paper were as follows:
1) The application of some new fault diagnosis methods was studied by experiment. The diagnosis method of net of nerve and fuzzy matrix was researched. The fractal geometry feature of vibration signal under deferent failure conditions is studied also, and the fractal dimensions of different failures are calculated accordingly.
2) The vibration monitoring system for turbine was developed. According to the structure of turbine which capability is 200WM, the buffered transducer signal of Philip System was accessed.
3) The vibration monitoring system for pump was developed. The system was separated from other DCS system. All the hardware and software were developed over again The data of vibration was transmitted and displayed on web. These systems were applied to practical projects of power plant.
1)研究了神经网络和模糊矩阵的故障诊断方法，构建了BP神经网络和模糊专家矩阵对现场机械实际振动信号进行诊断。通过计算不同故障情况下齿轮箱振动信号的关联维数和布朗维数，实验研究了故障信号的分形特性。
2)针对火电厂200MW机组的特点，开发了多通道振动实时监测分析系统。该系统在电厂已有的飞利普RMS700汽轮机保护系统(TSI)的振动测点后端采集振动信号，可以对汽轮机轴振和瓦振信号实现全面监测分析，具有较强的故障诊断功能。
3)针对火电厂汽动给水泵组，开发了分布式振动监测分析系统。该系统自成体系，从传感器、前置器、采集板到软件系统均自主搭建和开发。并使用ActiveX和多层分布数据库技术实现了振动数据的局域网络发布。
上述两套旋转机械振动监测与故障诊断系统在火电厂旋转机械中得到了较好的应用，现场反映良好。
The application of some new fault diagnosis methods was introduced in this paper and the feasibility of them was validated by experimentation. At the same time, Aim at different characteristic of different rotating machines, the distributed vibration monitoring and fault diagnosis systems that were applied to turbine or pump were developed. The major contents of the paper were as follows:
1) The application of some new fault diagnosis methods was studied by experiment. The diagnosis method of net of nerve and fuzzy matrix was researched. The fractal geometry feature of vibration signal under deferent failure conditions is studied also, and the fractal dimensions of different failures are calculated accordingly.
2) The vibration monitoring system for turbine was developed. According to the structure of turbine which capability is 200WM, the buffered transducer signal of Philip System was accessed.
3) The vibration monitoring system for pump was developed. The system was separated from other DCS system. All the hardware and software were developed over again The data of vibration was transmitted and displayed on web. These systems were applied to practical projects of power plant.
引文
[1] 刘峻华，黄树红，陆继东．汽轮机故障诊断技术的发展与展望．动力工程，2001年4月
[2] 高金吉．设备诊断工程与表面工程．中国表面工程，2001年第2期(总第51期)
[3] 于文虎，宋斌，大型火电机组的振动故障诊断．中国工程科学，2001年1月第3卷第1期，44～50
[4] 王善永，陆颂元，马元奎，瞿红春．汽轮发电机组转子动静碰摩故障检测的小波分析方法研究．中国电机工程学报，1999年3月，第19卷第3期
[5] 张桂才，轩建平，史铁林，杨叔子．基于小波包的转子轴心轨迹提纯方法．华中理工大学学报，1998年12月，第26卷第12期
[6] 王宁，盛昭瀚．小波变换在轴心轨迹识别中的应用．东南大学学报(自然科学版)，1997年第3期
[7] 姜建东，屈梁生．大机组振动信号复杂性的定量描述．西安交通大学学报，1998年6月，第32卷第6期
[8] 刘占生，张新江，杨建国，夏松波．转子轴心轨迹故障诊断特征识别方法研究．哈尔滨工业大学学报，1998年第6期
[9] 李贵三，褚福磊．三维谱图的自动识别与瞬态过程诊断策略．机械科学与技术，2001年1月，第20卷第1期
[10] 伍行健，史铁林．汽轮发电机组故障的振动特征与自动识别．华中理工大学学报．1993年第7期
[11] 陈岳东，屈梁生．应用模糊分类方法评价机器运行状态的变化．西安交通大学学报，1990年第6期
[12] 陈岳东，屈梁生．神经网络在大型回转机械故障诊断中的应用．1992年第6期
[13] 张正松，沐华平．油膜失稳涡动极限环特性的Hopf分叉分析法．清华大学学报(自然科学版)．1996，36(7)．30～35
[14] 毕士华，黄文虎．识别油膜轴承动态特性参数的模态综合法．哈尔滨工业大学学报，1997，29(1)．10～13，18
[15] 武新华，张新江等．600 MW汽轮发电机组转子—轴承系统的非线性的非线性研究．中国电力，2001，34(4)．5～7
[16] 何衍宗，王正．转子—转轴系统的不平衡响应灵敏度的分析．清华大学学报(自然科学版)．1997，37(8)．9～11
[17] 杨建刚，黄葆华等．在型汽轮发电机组轴系振型识别方法研究．中国电机工程学报．2001，21(4)．26～29
[18] 何正嘉．机械监测诊断中的小波应用技术．设备管理与维修．1998，(9)．21～24
[19] 何正嘉，池志才．大型机械摩擦故障的PCAS诊断方法．振动测试与诊断，1993，13(3)．20～26
[20] 施维新．汽轮机工作转速下转轴碰磨振动及其诊断．中国电力，1994，(6)．28～34
[21] 施维新．汽轮机工作转速下转轴碰磨振动特征及其诊断．河北电力技术，1994，13(3)．1～9
[22] 訾艳阳，何正嘉．小波分形技术及其在非平稳故障诊断中的应用．西安交通大学学报，2000，34(9)．82～87
[23] 刘雄，屈梁生．基于二维全息谱的回转机械亚同步振动分析．化工机械，1994，21(1)．34～37
[24] 石志标，王雨蓬．大型汽轮机振动与摩擦的综合监测．中国电力，1995，28(5)．19～21，25
[25] 于达仁，宁文等．用蒙特卡洛法计算汽轮机调节系统静特性公差带．汽轮机技术，2000，42(5)．278～281
[26] 于达仁，徐基豫．汽轮机调节系统对发电机稳定的影响．电力系统自动化．1996，20(1)．23～26
[27] 何映霞，张家琛等．基于感知器算法的DEH系统故障诊断方法，中国电力，1998年第5期
[28] 岳振军，曹祖庆．汽轮机调节系统在线监测的Bloomfield模型法．动力工程．1995，15(1)．18～21
[29] 缪思恩，顾晃，卢学军等．大型汽轮发电机组振动监测与故障诊断系统．浙江电力，2002年第第2期．1～5
[30] 吴今培，肖健华．智能故障诊断与专家系统．北京；科学出版社，1997
[31] 戴葵．神经网络实现技术．长沙：国防科技大学出版社，1998
[32] 李学桥，马莉．神经网络工程应用．重庆：重庆大学出版社，1996
[33] 闻新，周露等．MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用．科学出版社，2001
[34] 关惠玲，韩捷．设备故障诊断系统原理与实践．机械工业出版社，2000
[35] 卢学军，缪思恩，顾晃等．汽轮发电机组故障诊断中的模糊量化处理．电站系统工程，2000，16(5)：287～289
[36] 李安贵，张志宏，段凤英．模糊数学及其应用．冶金工业出版社，1994，6
[37] 虞和济，韩庆大，李沈等．设备故障诊断工程．冶金工业出版社，2000
[38] 汪富泉，李厚强．分形几何与动力系统．黑龙江教育出版社，1993
[39] 吴敏金．分形信息导论．上海科学技术文献出版社，1994
[40] 石博强，申焱华．机械故障诊断的分形方法—理论与实践．冶金工业出版社，2001
[41] 夏勇，商斌梁，张振仁等．分形几何在内燃机振动信号分析中的应用．振动与冲击，2001，2
[42] Echmann J P, Ruelle D. Fundamental Limitations for estimating dimension and lyapunov exponents in dynamical systems, Physical, 1992, D56
[43] 王洪，左行中，柳亦兵．关联维数在齿轮故障诊断中应用的试验研究．现代电力，2002，8(4)：21～26
[44] 黄文虎等．设备故障诊断原理、技术及应用．北京：科学出版社，1996，p228
[45] 佟德纯，李华彪．振动监测与诊断．上海科学技术文献出版社，1997，1
[46] 刘雄，赵振毅，屈梁生．转子监测与诊断系统．西安交通大学出版社，1991，7
[47] 施维新．汽轮发电机组振动及故障．北京：中国电力出版社，1998，10
[48] D．阿基累斯．信号处理中的傅立叶变换．科学出版社，1989，2
[49] 张游祖，施维新．汽轮发电机组的振动及转子找平衡．水利电力出版社，1986，10
[50] 李录平．汽轮发电机组故障诊断技术．北京：中国电力出版社，2001，1
[2] 高金吉．设备诊断工程与表面工程．中国表面工程，2001年第2期(总第51期)
[3] 于文虎，宋斌，大型火电机组的振动故障诊断．中国工程科学，2001年1月第3卷第1期，44～50
[4] 王善永，陆颂元，马元奎，瞿红春．汽轮发电机组转子动静碰摩故障检测的小波分析方法研究．中国电机工程学报，1999年3月，第19卷第3期
[5] 张桂才，轩建平，史铁林，杨叔子．基于小波包的转子轴心轨迹提纯方法．华中理工大学学报，1998年12月，第26卷第12期
[6] 王宁，盛昭瀚．小波变换在轴心轨迹识别中的应用．东南大学学报(自然科学版)，1997年第3期
[7] 姜建东，屈梁生．大机组振动信号复杂性的定量描述．西安交通大学学报，1998年6月，第32卷第6期
[8] 刘占生，张新江，杨建国，夏松波．转子轴心轨迹故障诊断特征识别方法研究．哈尔滨工业大学学报，1998年第6期
[9] 李贵三，褚福磊．三维谱图的自动识别与瞬态过程诊断策略．机械科学与技术，2001年1月，第20卷第1期
[10] 伍行健，史铁林．汽轮发电机组故障的振动特征与自动识别．华中理工大学学报．1993年第7期
[11] 陈岳东，屈梁生．应用模糊分类方法评价机器运行状态的变化．西安交通大学学报，1990年第6期
[12] 陈岳东，屈梁生．神经网络在大型回转机械故障诊断中的应用．1992年第6期
[13] 张正松，沐华平．油膜失稳涡动极限环特性的Hopf分叉分析法．清华大学学报(自然科学版)．1996，36(7)．30～35
[14] 毕士华，黄文虎．识别油膜轴承动态特性参数的模态综合法．哈尔滨工业大学学报，1997，29(1)．10～13，18
[15] 武新华，张新江等．600 MW汽轮发电机组转子—轴承系统的非线性的非线性研究．中国电力，2001，34(4)．5～7
[16] 何衍宗，王正．转子—转轴系统的不平衡响应灵敏度的分析．清华大学学报(自然科学版)．1997，37(8)．9～11
[17] 杨建刚，黄葆华等．在型汽轮发电机组轴系振型识别方法研究．中国电机工程学报．2001，21(4)．26～29
[18] 何正嘉．机械监测诊断中的小波应用技术．设备管理与维修．1998，(9)．21～24
[19] 何正嘉，池志才．大型机械摩擦故障的PCAS诊断方法．振动测试与诊断，1993，13(3)．20～26
[20] 施维新．汽轮机工作转速下转轴碰磨振动及其诊断．中国电力，1994，(6)．28～34
[21] 施维新．汽轮机工作转速下转轴碰磨振动特征及其诊断．河北电力技术，1994，13(3)．1～9
[22] 訾艳阳，何正嘉．小波分形技术及其在非平稳故障诊断中的应用．西安交通大学学报，2000，34(9)．82～87
[23] 刘雄，屈梁生．基于二维全息谱的回转机械亚同步振动分析．化工机械，1994，21(1)．34～37
[24] 石志标，王雨蓬．大型汽轮机振动与摩擦的综合监测．中国电力，1995，28(5)．19～21，25
[25] 于达仁，宁文等．用蒙特卡洛法计算汽轮机调节系统静特性公差带．汽轮机技术，2000，42(5)．278～281
[26] 于达仁，徐基豫．汽轮机调节系统对发电机稳定的影响．电力系统自动化．1996，20(1)．23～26
[27] 何映霞，张家琛等．基于感知器算法的DEH系统故障诊断方法，中国电力，1998年第5期
[28] 岳振军，曹祖庆．汽轮机调节系统在线监测的Bloomfield模型法．动力工程．1995，15(1)．18～21
[29] 缪思恩，顾晃，卢学军等．大型汽轮发电机组振动监测与故障诊断系统．浙江电力，2002年第第2期．1～5
[30] 吴今培，肖健华．智能故障诊断与专家系统．北京；科学出版社，1997
[31] 戴葵．神经网络实现技术．长沙：国防科技大学出版社，1998
[32] 李学桥，马莉．神经网络工程应用．重庆：重庆大学出版社，1996
[33] 闻新，周露等．MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用．科学出版社，2001
[34] 关惠玲，韩捷．设备故障诊断系统原理与实践．机械工业出版社，2000
[35] 卢学军，缪思恩，顾晃等．汽轮发电机组故障诊断中的模糊量化处理．电站系统工程，2000，16(5)：287～289
[36] 李安贵，张志宏，段凤英．模糊数学及其应用．冶金工业出版社，1994，6
[37] 虞和济，韩庆大，李沈等．设备故障诊断工程．冶金工业出版社，2000
[38] 汪富泉，李厚强．分形几何与动力系统．黑龙江教育出版社，1993
[39] 吴敏金．分形信息导论．上海科学技术文献出版社，1994
[40] 石博强，申焱华．机械故障诊断的分形方法—理论与实践．冶金工业出版社，2001
[41] 夏勇，商斌梁，张振仁等．分形几何在内燃机振动信号分析中的应用．振动与冲击，2001，2
[42] Echmann J P, Ruelle D. Fundamental Limitations for estimating dimension and lyapunov exponents in dynamical systems, Physical, 1992, D56
[43] 王洪，左行中，柳亦兵．关联维数在齿轮故障诊断中应用的试验研究．现代电力，2002，8(4)：21～26
[44] 黄文虎等．设备故障诊断原理、技术及应用．北京：科学出版社，1996，p228
[45] 佟德纯，李华彪．振动监测与诊断．上海科学技术文献出版社，1997，1
[46] 刘雄，赵振毅，屈梁生．转子监测与诊断系统．西安交通大学出版社，1991，7
[47] 施维新．汽轮发电机组振动及故障．北京：中国电力出版社，1998，10
[48] D．阿基累斯．信号处理中的傅立叶变换．科学出版社，1989，2
[49] 张游祖，施维新．汽轮发电机组的振动及转子找平衡．水利电力出版社，1986，10
[50] 李录平．汽轮发电机组故障诊断技术．北京：中国电力出版社，2001，1