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基于热力和振动参数相结合的联合循环机组故障诊断系统研制

作　者: 冀大伟
导　师: 叶春
学　校: 上海交通大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 9F燃气蒸汽联合循环机组 案例推理 热力参数 故障诊断系统 排气温度分散度
分类号: TK478
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


燃气轮机技术是当今世界的发电高新技术,燃气—蒸汽联合循环机组具有机组启动灵活、效率高、污染低、调峰性能好等优点。因此随着我国“西气东输”工程的顺利实施,以及电力能源结构的调整,一批GE公司生产的STAG109FA-SS型9F级燃气—蒸汽联合循环机组在我国相继投入商业运行。但是联合循环机组的应用在我国刚刚起步,国内对其故障诊断的经验还不够丰富,而且机组结构复杂、辅助设备多、燃机的运行参数较高、气体燃料介入、启动方式独特、设计上还存在很多缺陷。除此以外,现场应用的故障诊断系统专用性较差,没有机组的热力参数来辅助振动故障的诊断。这些都给机组轴系振动故障诊断和故障源的查找带来了麻烦,而且不但会影响机组的安全运行,还会因为振动故障而停机而造成巨大的经济损失。针对以上情况,本文着重进行了如下的研究工作:首先,论文根据电厂实际需求,为解决联合循环发电机组运行的安全性与可靠性问题,对9F燃机联合循环机组振动故障和燃机排气温度分散度过大等燃机特有故障的机理进行研究,并且对典型的振动故障的振动参数特征和热力参数特征进行归纳总结。其次,在分析了旋转机械故障诊断技术研究的基础上,针对9F联合循环机组的故障案例不够丰富等客观现实,将基于案例推理的智能方法和9F联合循环机组振动故障特征相结合,建立以振动参数为主、热力参数为辅的热力和振动参数相耦合的联合循环机组故障诊断规则。并且根据该规则,利用编程语言开发针对于9F联合循环机组的故障诊断专家系统。再次,根据机组的实际运行情况,对与9F级燃气—蒸汽联合循环机组振动故障联系密切的热力参数进行归类、筛选和存储方法研究,并将其编程应用到现场故障诊断系统中,为进一步验证故障诊断规则及故障源的查找建立基础数据库。最后,针对现场工作人员的操作习惯,利用面向对象的编程语言VC++来开发基于案例推理的振动参数和热力过程参数相耦合的专门针对于9F联合循环机组的故障诊断系统。系统安装投运后,成功诊断了燃机机舱漏气和轴瓦油膜振荡等故障,为故障的诊断和排除赢得了时间,也表明了该系统已经达到了预期的目标,保证了机组的安全经济运行。本论文的目的在于通过振动故障诊断的研究,理论联系实际,通过开发振动参数和热力参数相结合的9F级燃气—蒸汽联合循环机组振动故障诊断系统,进一步解决联合循环发电机组轴系振动问题,解决电厂的实际问题。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 论文的研究背景和意义  10-11
  1.2 9F 燃气-蒸汽联合循环机组简介  11-15
    1.2.1 9F 燃气-蒸汽联合循环机组结构介绍  11-14
    1.2.2 9F 燃气-蒸汽联合循环机组启动及并网过程简介  14-15
  1.3 机组存在的问题  15-17
  1.4 论文的主要工作  17-18
第二章 联合循环机组典型振动故障特征分析  18-26
  2.1 转子不平衡  18-19
    2.1.1 原始质量不平衡  18
    2.1.2 转子热不平衡  18-19
    2.1.3 转动部件飞脱和松动  19
  2.2 不对中  19-20
  2.3 摩擦振动  20-21
  2.4 转子裂纹  21-22
  2.5 自激振动  22-23
    2.5.1 油膜失稳  22-23
    2.5.2 汽流激振  23
  2.6 转子部件松动  23-24
  2.7 压气机喘振  24
  2.8 本章小结  24-26
第三章 基于案例推理（CBR）方法的故障诊断规则建立  26-38
  3.1 故障诊断专家系统中应用的主要诊断方法  26-27
  3.2 基于案例推理方法基本理论  27-28
  3.3 基于案例推理方法工作流程及关键技术实现  28-37
    3.3.1 案例的表示  29-32
    3.3.2 案例的索引与检索  32-36
    3.3.3 案例的修正和学习  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 9F 联合循环机组故障诊断系统开发  38-60
  4.1 传统旋转机械专家系统的结构  38
  4.2 9F 联合循环机组在线故障诊断系统结构  38-40
    4.2.1 系统的硬件结构  38-39
    4.2.2 系统的软件结构  39-40
  4.3 数据处理模块介绍  40-43
    4.3.1 振动数据获取程序简介  40-41
    4.3.2 热力数据接口程序简介  41-42
    4.3.3 数据模块与其他模块的数据接口简介  42-43
  4.4 存储模块简介  43-45
    4.4.1 振动数据和热力数据在数据库中的存储形式  43-44
    4.4.2 存储程序的实现  44-45
  4.5 诊断模块介绍  45-53
    4.5.1 9F 燃气轮机排气温度分散度大故障诊断研究  45-48
    4.5.2 基于案例推理的诊断系统总体结构  48-49
    4.5.3 基于案例推理的推理机逻辑图  49-51
    4.5.4 数据规约  51-52
    4.5.5 自学习模块  52
    4.5.6 基于案例推理的故障诊断系统  52-53
  4.6 人工辅助诊断模块  53-58
    4.6.1 人工辅助诊断模块介绍  53-54
    4.6.2 9F 燃气轮机启动和结构故障诊断模块  54-55
    4.6.3 9F 燃气轮机运行监测模块  55-58
    4.6.4 9F 燃气轮机参数追忆  58
  4.7 本章小结  58-60
第五章 9F 联合循环机组故障诊断系统应用  60-67
  5.1 望亭电厂2 号燃机泄漏故障  60-62
    5.1.1 故障现象介绍  60
    5.1.2 故障诊断分析  60-61
    5.1.3 故障源检查  61-62
  5.2 望亭电厂1 号燃机油膜涡动振动故障  62-66
    5.2.1 故障现象介绍  62-63
    5.2.2 故障诊断分析  63-64
    5.2.3 故障源检查  64-66
  5.3 本章小结  66-67
第六章 结论  67-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
攻读学位期间发表的论文  73
攻读学位期间参加的科研项目  73-74
上海交通大学学位论文答辩决议书  74

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 内燃机 > 燃气轮机（燃气透平） > 检修与维护
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