朱彥東

【摘要】汽輪機(jī)流通部分故障是可以發(fā)生在任何一個(gè)工況情況下的，因此要完成汽輪機(jī)流通部分的故障診斷就需要，就需要診斷故障系統(tǒng)具備智能化，能夠全方位的檢測系統(tǒng)，可以自主的完成故障的診斷功能，如此就為診斷系統(tǒng)提出來很高的要求，本文結(jié)合Q-Q圖，運(yùn)用“3σ規(guī)則”求取出監(jiān)測參數(shù)的正常工作范圍，結(jié)合確定隸屬度，選取合適隸屬度函數(shù)。計(jì)算工作范圍后運(yùn)用曲線擬合，解決變工況與故障監(jiān)測參數(shù)的正常工作范圍，解決隸屬函數(shù)的自動獲取問題，減少其中不確定因素，達(dá)到診斷結(jié)果精確，完成對汽輪機(jī)流通部分故障的準(zhǔn)確診斷。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)；流通部分；故障診斷；主元分析；粗糙集

1、引言

運(yùn)用蒸汽將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能從而完成工作任務(wù)的汽輪機(jī)，是如今火力發(fā)電廠使用的最廣泛的原動機(jī)。如果汽輪機(jī)出現(xiàn)故障，將嚴(yán)重的影響到火電機(jī)組運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，所以汽輪機(jī)部分故障診斷一直是人們關(guān)注和從事研究的重頭戲，現(xiàn)在使用最廣的方法有振動診斷法和熱力參數(shù)診斷法。在汽輪機(jī)流通部分發(fā)生故障時(shí)，最先表現(xiàn)出的是溫度、壓力等的變化，因此熱力參數(shù)診斷法一般用于發(fā)生故障早期的診斷，如果到了后期，將會出現(xiàn)振動參數(shù)的變化，此時(shí)采用的是振動診斷法。因?yàn)榱魍ú糠值墓收峡梢园l(fā)生在任何一個(gè)工況上，所以對診斷造成一定困難，這就要求監(jiān)測系統(tǒng)有一定的智能性，可以自主進(jìn)行監(jiān)測診斷。而流通部分的熱力參數(shù)為監(jiān)測提供了有力的保障，那么如何更好的將這些參數(shù)為我們所用，從而減少不確定因素的發(fā)生，避免機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性降低，保障可靠性的穩(wěn)定，這是一下文章要解決的問題。

2、汽輪機(jī)流通部分故障模擬分析

2.1采用主元分析法進(jìn)行特征提取

由于系統(tǒng)中的特征參數(shù)間存在有不同的相關(guān)性，所以對特征參數(shù)運(yùn)用特征參數(shù)法進(jìn)行提取時(shí)，可以減少相關(guān)性的出現(xiàn)和剔除冗余。之后運(yùn)用聚類分析，如此可以為之后很大的減少工作量。

2.2采用聚類分析法診斷故障

聚類分析是一種數(shù)學(xué)方法，就是用來把所要研究的對象進(jìn)行一定條件的分類。在汽輪機(jī)流通部分故障診斷時(shí)，使用聚類分析，就是分類故障，尋找相同和相似之處，減少工作量。

3、基于粗糙集的故障診斷規(guī)則的建立

3.1故障診斷覺此表的建立

有常見的故障特征，再結(jié)合以上運(yùn)用聚類分析中分類得出的數(shù)據(jù)，構(gòu)成故障模式類故障診斷決策表，用粗糙集理論，對其約簡，從中得到有用信息。

3.2診斷規(guī)則的提取

有上述工作得到診斷決策表后，提取有用信息，形成故障模式類診斷規(guī)則中所包含的故障診斷規(guī)則的前提條件。它的規(guī)則表示如下：若“負(fù)荷正?！眲t“調(diào)節(jié)級壓力偏高”、“高壓缸排汽壓力偏低”、“調(diào)節(jié)級壓差偏低”“軸向位移偏高”有“故障為高壓缸級組結(jié)垢”。

3.3加權(quán)模糊邏輯算法的運(yùn)用

在故障的診斷過程中，那種非黑即白，非真即假的邏輯一般是不可取的。在汽輪機(jī)流通部分故障中往往存在許多的模糊不清，殘缺斷片的知識體系，它們是不具備有具體的形態(tài)，無法準(zhǔn)確的計(jì)算與判斷的。因此，在故障診斷中，我們引入了加權(quán)模糊邏輯算法的計(jì)算，對我們所得到的規(guī)則，進(jìn)行逐條推理判斷，得到需要的真度，然后對所得結(jié)果排序，把排序后可能性就是真度最高的那個(gè)規(guī)則，我們說這就是最后結(jié)論，在計(jì)算過程中，我們必須保證它們的外界條件必須相同，就是具備有相應(yīng)的條件屬性，確保其準(zhǔn)確可信度足夠。

4、故障征兆的表示

針對于故障征兆，我們就熱力參數(shù)正常工作時(shí)的工作范圍進(jìn)行研究。在使用計(jì)算機(jī)自動獲取故障征兆，從而建立起隸屬度函數(shù)的過程中，需要知道熱力參數(shù)監(jiān)測范圍，報(bào)警值和跳閘值等。但有時(shí)候?yàn)榱朔奖?，監(jiān)測數(shù)據(jù)只有報(bào)警值和跳閘值，如此這就為我們帶來了一定的困擾。所以就需要計(jì)算熱力參數(shù)正常工作時(shí)的工作范圍。

一般的，我們可以看到，發(fā)電廠中的熱力參數(shù)值在一個(gè)平均值附近來回振動，隨機(jī)變化，若我們將其當(dāng)做一個(gè)隨機(jī)過程，且這些數(shù)據(jù)滿足近正態(tài)分布規(guī)律，我們就可以用“3σ規(guī)則”來確定它們的正常工作范圍了。

5、診斷流程

就本文而言，其所對應(yīng)的診斷流程是：

（1）有負(fù)荷與故障檢測參數(shù)正常工作的關(guān)系曲線，需要求出所對應(yīng)的參數(shù)范圍，再結(jié)合運(yùn)行規(guī)定，建立隸屬度函數(shù)。

（2）取出發(fā)生故障時(shí)的監(jiān)測函數(shù)，進(jìn)行隸屬度函數(shù)模糊化。

（3）對已經(jīng)進(jìn)行模糊化的監(jiān)測參數(shù)運(yùn)用主元分析法進(jìn)行提取，得到相對應(yīng)的主元特征。

（4）計(jì)算故障主元特征，求得與故障模擬類中心的貼近度，找到對應(yīng)故障所屬的故障模式類。

（5）按照故障模式類規(guī)則庫中的診斷規(guī)則，進(jìn)行挨個(gè)檢查，逐一排查，計(jì)算出對應(yīng)結(jié)論的準(zhǔn)確度，得到真度最大的故障模式，就是所要得到的故障模式。

6、結(jié)論

綜上，我們提出了一種變工況下汽輪機(jī)通流部分故障診斷的方法。利用提取的主元特征對通流部分的幾種常見故障模式進(jìn)行分類，用粗糙集建立決策表，用知識依賴度來分配輕重，如此克服了主觀上的缺陷，是得到的結(jié)論更加具有客觀性，事實(shí)性。

同時(shí)我們使用了Q-Q圖還有“3σ規(guī)則”在結(jié)合運(yùn)行規(guī)程中的規(guī)程制度確定出隸屬度，求得相對應(yīng)的隸屬函數(shù)。運(yùn)用曲線擬合的方法，求出工況和監(jiān)測函數(shù)間的映射關(guān)系，使得隸屬度函數(shù)具備智能性，如此可以解決相對應(yīng)我們開始所說的故障時(shí)，監(jiān)測系統(tǒng)自動捕捉工況出現(xiàn)的故障，方便之后的維修等的進(jìn)行，極大的方便了用戶，也減少了企業(yè)的損失。

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