150046 哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司|王文斌545600 神華國華廣投柳州發(fā)電有限責(zé)任公司|徐福海

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基于Matlab的某電廠汽輪機(jī)振動故障診斷系統(tǒng)

150046 哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司|王文斌
545600 神華國華廣投柳州發(fā)電有限責(zé)任公司|徐福海

將本文根據(jù)某一電廠中的汽輪機(jī)出現(xiàn)的一般的故障，引入要研究的對象，那就是對機(jī)器的振動故障的診斷分析，找出解決故障的方法，接下來利用小波包能量法進(jìn)行特征矢量的選擇，并將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用于汽輪機(jī)的振動故障實(shí)踐中，以Matlab軟件為基礎(chǔ)，運(yùn)用到電廠的汽輪機(jī)振動診斷當(dāng)中。Matlab；汽輪機(jī)；振動故障；診斷

Matlab軟件主要用于數(shù)值的計算以及進(jìn)行系統(tǒng)仿真。主要特征有運(yùn)算語言基本和數(shù)學(xué)語言保持一致，以矩陣作為基本運(yùn)算單元，將各種運(yùn)算操作羅列其中，功能強(qiáng)大；擁有完善的繪圖能力，能夠進(jìn)行編程和可視化運(yùn)算；還備有很多能夠滿足較多學(xué)科領(lǐng)域使用的工具箱，還利用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識，創(chuàng)造了很多像線性以及非線性等一系列計算函數(shù)，也給出了對網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的改動要求，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)上的練習(xí)，滿足使用人員的各種需求，根據(jù)實(shí)際的參數(shù)和所給條件尋找滿足要求的工具箱，更好的對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合適設(shè)計。

Matlab在汽輪機(jī)故障診斷中的運(yùn)用

a網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及參數(shù)選取

選擇其輸入元汽輪機(jī)一般9帶出現(xiàn)的故障特征，即輸入數(shù)9元選擇；選擇網(wǎng)絡(luò)隱藏層個數(shù)是10個樣本的輸入，輸入層單元有9個，所以他們只能9×10矩陣，所以選擇隱層只有10，然后根據(jù)過程來確定網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程相比，選擇網(wǎng)絡(luò)輸出10元的樣本的原因問題，因此BP網(wǎng)絡(luò)的輸出10元。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本提取處理現(xiàn)場采樣信號的主要來源的汽輪機(jī)故障樣本用于訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)；得出樣本的輸出目標(biāo)，輸入和I/o工人神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的形式，并使故障模式類型和映射關(guān)系的失敗的原因。

基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)

a系統(tǒng)概況

Matlab算法和仿真能力很強(qiáng)，但要求其在Matlab的工作環(huán)境。因此，為了方便使用，它將直接使用信息技術(shù)的應(yīng)用在環(huán)境應(yīng)用數(shù)據(jù)庫管理功能是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上獲得形狀好汽輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)。主要輸入，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、操作專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫模塊和輸出模塊，然后由系統(tǒng)獲得的exe文件直接在Windows系統(tǒng)中運(yùn)行。

在操作的過程中，軟件應(yīng)該建立它的第一個人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：輸入從人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、單元類型的數(shù)量，分別為輸入、隱層和輸出層三層，輸入層、隱藏層，隱藏層和輸出層之間的權(quán)值。Matlab系統(tǒng)后上面的值是指所有檢查和輸入一個接一個，即使命名成功建立了良好的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

b BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷故障時，應(yīng)該知道和理解BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。測量系統(tǒng)故障點(diǎn)輸入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的最低要求，定義節(jié)點(diǎn)的輸入也可以，當(dāng)然，適當(dāng)?shù)闹委熀椭赜梅椒ǐ@取數(shù)據(jù)的測量數(shù)據(jù)。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)輸出節(jié)點(diǎn)應(yīng)該區(qū)分類型的失效模式來確定它的輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)，系統(tǒng)如果沒有原因和故障（N）狀態(tài)兩個點(diǎn)方法，其輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)應(yīng)該為N + 1。失敗的故障診斷的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)只會有培訓(xùn)目標(biāo)表明，輸出節(jié)點(diǎn)的“1”，顯示“0”代表其無故障。和在選擇網(wǎng)絡(luò)隱層神經(jīng)元數(shù)m是相對困難，m值較大的事故會發(fā)生，所以網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)重數(shù)增加，反過來，導(dǎo)致他們的訓(xùn)練難度，太小，會使其精度是不準(zhǔn)確的。因此，在開始階段的學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置最佳數(shù)量的隱層神經(jīng)元數(shù)量的輸入節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)幾乎一致，沒有很大的區(qū)別，這有利于學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的過程中是很容易的。

汽輪機(jī)故障特征的提取

準(zhǔn)確的現(xiàn)象是由于機(jī)器無法提取故障特征的數(shù)據(jù)，或者人們使用更少的等待識別的故障信息。所以應(yīng)該首先提取建立故障診斷系統(tǒng)在機(jī)器前面的故障信息反映了樣本的特征，這是主要的故障診斷基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。汽輪機(jī)一般的機(jī)械振動故障：錯了，動態(tài)不平衡，油膜，氣動夫婦，轉(zhuǎn)子徑向磨削。軸承座松動，飆升，從松散的軸承剛度、共生和推力軸承損傷10種失敗。檢測故障信號的提取，當(dāng)汽輪機(jī)渦在每個測點(diǎn)的振動傳感信息，針對不同形式的統(tǒng)計分析使用頻譜能量譜或小波包技術(shù)，提取故障信號的頻譜結(jié)構(gòu)，添加一個可以反映故障的特征向量模式樣本。其故障模式特征值從每個頻帶的信號頻譜能量分布值，使人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本內(nèi)容可以產(chǎn)生，然后網(wǎng)上培訓(xùn)。

運(yùn)行結(jié)果

使用安操作后的輸出輸入的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以在專家數(shù)據(jù)庫，將會有一個“系統(tǒng)診斷結(jié)果失敗，非常抱歉，請確認(rèn)輸入數(shù)據(jù)的錯誤，然后找出問題的原因，最后再次樣本訓(xùn)練”。

分析失敗的原因，數(shù)據(jù)后安的Matlab環(huán)境培訓(xùn)已經(jīng)完成，樣品，然后新的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類似的故障檢測，將結(jié)果。進(jìn)行定期培訓(xùn)和診斷系統(tǒng)可以擴(kuò)大系統(tǒng)的使用范圍和精度，并提高人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，更好地為我們服務(wù)。

結(jié)語

實(shí)際檢測到的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)診斷結(jié)果顯示，汽輪機(jī)組的振動故障診斷方法的一個發(fā)電廠可以利用故障分類。還有可以將小波與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一起作為故障診斷的一種方法，這樣的效果會更好。實(shí)踐也證明了，Matlab設(shè)計汽輪機(jī)振動故障診斷識別的基礎(chǔ)上，有一個相對簡單的操作方法，一般電廠員工的青睞，因此，工程實(shí)用價值很高。

參考：

［1］楊王波.汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)探討［J］.機(jī)電信息.2014（15）

［2］蘇昭鋒.汽油機(jī)的故障診斷技巧［J］.湖南農(nóng)機(jī).2011（09）

［3］程衛(wèi)國，傅志中，陸文華，錢安家.MATLAB在汽輪機(jī)振動故障診斷中的應(yīng)用［J］.動力工程.2005（01）

［4］李錄平編著.汽輪機(jī)組故障診斷技術(shù)［M］.中國電力出版社，2002

［5］MATLAB中文論壇，編著.MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)30個案例分析［M］.北京航空航天大學(xué)出版社，2010