（热能工程专业论文）汽轮机deh调节系统状态评价方法的研究.pdf

华北电力大学硕士学位论文 摘要 研究了基于设备状态特征空间的评价理论与方法。通过 f m e a以及故障致命度 分析确定复杂设备的主要故障，以主要故障为线索提取用于设备状态评价的特征参 数， 为设备状态特征空间的构建提供了新的思路。 研究了设备状态评价的理论模型， 提出了复杂设备状态评价的一般方法和步骤。 以上海新华电站控制工程公司生产的某火电厂3 0 0 m w 汽轮机d e h 调节系统为对 象， 应用变权模糊综合评价模型对该系统的运行状态进行评价，实现了d e h 调节系 统故障的初步定位，评价结果可以为维修决策提供科学依据。 最后， 对发电设备状态评价软件进行了总体设计， 开发了软件的主要功能模块， 为设备状态评价技术的实用化作了有益的探索。 关键词:汽轮机，d e h 调节系统，状态评价 t h e t h e o r y a n d m e a n s o f e v a l u a t i o n i s r e s e a r c h e d t h a t b as e o n c o n d i t i o n c h a r a c t e r s p a c e o f e q u i p m e n t i n t h e p a p e r . t h e m a i n f a u l t s o f c o m p l e x e q u i p m e n t c a n b e c o n f i r m e d b y f m e a a n d t h e d e a d l in e s s d e g r e e a n a l y s i s . t h e c h a r a c t e r p a r a m e t e r o f e v a l u a t i o n f o r t h e c o n d i t i o n i s d i s t i l l e d a c c o r d i n g t o t h e c l u e o f t h e m a i n f a u l t s o f e q u i p m e n t . i t a ff o r d s a n e w m e t h o d f o r c o n s t r u c t i n g t h e c o n d it i o n c h a r a c t e r s p a c e . i t r e s e a r c h e s t h e t h e o r y m o d e l s f o r t h e c o n d i t i o n e v a l u a t i o n o f e q u i p m e n t a n d p u t s f o r w a r d a c o m m o n m e t h o d a n d a p p r o a c h o f c o n d i t i o n e v a l u a t i o n o f c o m p l i c a t e d e q u i p m e n t . i t c h o s e t h e d e h c o n t r o l s y s t e m o f a 3 0 o mw s t r e a m t u r b i n e i n p o w e r p l a n t w h i c h w a s p r o d u c e d b y s h a n g h a i x i n h u a p o w e r p l a n t c o n t r o l e n g i n e e r i n g - c o r p o r a t i o n a s r e s e a r c h o b j e c t . t h e c o n d i t i o n o f t h e d e h c o n t r o l s y s t e m w as e v a l u a t e d b y t h e v a r i a b l e w e i g h t f u z z y s y n t h e s i z i n g e v a l u a t i o n m o d e . i t r e a l i z e s e l e m e n t a r y o r i e n t a t i o n o f t h e f a u l t s o f t h e d e h c o n t r o l s y s t e m . a n d t h e r e s u lt o f e v a l u a t i o n c a n a f f o r d s c i e n t i f i c b asi s f o r m a i n t e n a n c e d e c i s i o n - m a k i n g . t h e s o ft o f c o n d i t i o n e v a l u a t i o n f o r e q u i p m e n t i n p o w e r p l a n t i s t o t a l d e s i g n e d i n t h e p a p e r a t l a s t . a n d t h e m a i n f u n c t i o n m o d u l e s o f t h e s o ft a r e d e v e l o p e d . t h i s w o r k i s a u s e f u l s e a r c h f o r t h e p r a c t i c e o f t h e t e c h n i q u e o f c o n d i t i o n e v a l u a t i o n x i a o g u a n h e ( p o w e r p l a n t t h e r m a l p o w e r e n g i n e e r i n g ) d i r e c t e d b y p r o f . y a n g k u n a n d g u y 丙 i o n g k e y wo r d s : s t e a m t u r b i n e , d e h c o n t r o l s y s t e m , c o n d i t i o n e v a l u a t i o n 华北电力大学硕士学位论文 摘要 研究了基于设备状态特征空间的评价理论与方法。通过 f m e a以及故障致命度 分析确定复杂设备的主要故障，以主要故障为线索提取用于设备状态评价的特征参 数， 为设备状态特征空间的构建提供了新的思路。 研究了设备状态评价的理论模型， 提出了复杂设备状态评价的一般方法和步骤。 以上海新华电站控制工程公司生产的某火电厂3 0 0 m w 汽轮机d e h 调节系统为对 象， 应用变权模糊综合评价模型对该系统的运行状态进行评价，实现了d e h 调节系 统故障的初步定位，评价结果可以为维修决策提供科学依据。 最后， 对发电设备状态评价软件进行了总体设计， 开发了软件的主要功能模块， 为设备状态评价技术的实用化作了有益的探索。 关键词:汽轮机，d e h 调节系统，状态评价 t h e t h e o r y a n d m e a n s o f e v a l u a t i o n i s r e s e a r c h e d t h a t b as e o n c o n d i t i o n c h a r a c t e r s p a c e o f e q u i p m e n t i n t h e p a p e r . t h e m a i n f a u l t s o f c o m p l e x e q u i p m e n t c a n b e c o n f i r m e d b y f m e a a n d t h e d e a d l in e s s d e g r e e a n a l y s i s . t h e c h a r a c t e r p a r a m e t e r o f e v a l u a t i o n f o r t h e c o n d i t i o n i s d i s t i l l e d a c c o r d i n g t o t h e c l u e o f t h e m a i n f a u l t s o f e q u i p m e n t . i t a ff o r d s a n e w m e t h o d f o r c o n s t r u c t i n g t h e c o n d it i o n c h a r a c t e r s p a c e . i t r e s e a r c h e s t h e t h e o r y m o d e l s f o r t h e c o n d i t i o n e v a l u a t i o n o f e q u i p m e n t a n d p u t s f o r w a r d a c o m m o n m e t h o d a n d a p p r o a c h o f c o n d i t i o n e v a l u a t i o n o f c o m p l i c a t e d e q u i p m e n t . i t c h o s e t h e d e h c o n t r o l s y s t e m o f a 3 0 o mw s t r e a m t u r b i n e i n p o w e r p l a n t w h i c h w a s p r o d u c e d b y s h a n g h a i x i n h u a p o w e r p l a n t c o n t r o l e n g i n e e r i n g - c o r p o r a t i o n a s r e s e a r c h o b j e c t . t h e c o n d i t i o n o f t h e d e h c o n t r o l s y s t e m w as e v a l u a t e d b y t h e v a r i a b l e w e i g h t f u z z y s y n t h e s i z i n g e v a l u a t i o n m o d e . i t r e a l i z e s e l e m e n t a r y o r i e n t a t i o n o f t h e f a u l t s o f t h e d e h c o n t r o l s y s t e m . a n d t h e r e s u lt o f e v a l u a t i o n c a n a f f o r d s c i e n t i f i c b asi s f o r m a i n t e n a n c e d e c i s i o n - m a k i n g . t h e s o ft o f c o n d i t i o n e v a l u a t i o n f o r e q u i p m e n t i n p o w e r p l a n t i s t o t a l d e s i g n e d i n t h e p a p e r a t l a s t . a n d t h e m a i n f u n c t i o n m o d u l e s o f t h e s o ft a r e d e v e l o p e d . t h i s w o r k i s a u s e f u l s e a r c h f o r t h e p r a c t i c e o f t h e t e c h n i q u e o f c o n d i t i o n e v a l u a t i o n x i a o g u a n h e ( p o w e r p l a n t t h e r m a l p o w e r e n g i n e e r i n g ) d i r e c t e d b y p r o f . y a n g k u n a n d g u y 丙 i o n g k e y wo r d s : s t e a m t u r b i n e , d e h c o n t r o l s y s t e m , c o n d i t i o n e v a l u a t i o n 二 t 二o口 尸明 本 人 郑 重 声明 : 此处 所 提交的 硕十 学 位论 文 收善 11 .; 1 0, 是本人在华北电 力大学攻读硕士学位期lbj， 在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。 据本人所 知， 除了文中特别加以标注和致谢之处外， 论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的 研 究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。 学 位 论 文 作 者 签 名 : *4 t 日期 : - os . 16 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、 使用学位论文的规定， 即: 学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件; 学校可以 采用影印、 缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文; 学校可允许学位论文被查阅或借阅; 学校可以学术交流为 目 的， 复制赠送和交换学位论文;同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播 学位论文的全部或部分内容。 必密的学位论文在解密后遵守此规定) 作 者 签 名 : 喃 卞 /i 日期: z -, 4 夕 , ( b 导师签名 日期 : 卿 幽旦 :) ,m r , 3 .l 6 华北电力大学硕士学位论文 第一章绪 论 1 . 1汽轮机 d e h 调节系统状态评价的意义 随着我国电力工业的迅速发展，长期以来发电设备采用的计划维修模式逐渐暴 露出 “ 维修不足” 、 “ 维修过剩”等问题，已经越来越不适应现代化生产和市场经济 的需要， 发电设备的维修体制正在从几乎纯粹的计划维修模式向状态维修模式转变 ! 1 。 汽轮机调节系统作为汽轮机的转速、功率控制系统，其能否安全、可靠的 运行 将直接影响汽轮机组的运行安全性和可靠性，因此， 汽轮机调节系统实行状态维修 是发电设备实行状态维修的重要组成部分。 目前，新投产的大、小容量机组以及己经投产的 3 0 0 m w 及以上机组，其调节系 统基本上采用数字电液调节系统 ( d e h c ) 以往采用液压调节系统的机组也已改造 为采用数字电液调节或数字电液调节为主、液压调节为辅的调节系统2 1 a d e h调节 系统从总体上可以分为电子调节装置和液压控制系统两大部分。 无论是电子调节装 置还是液压控制装置，由于外界不可避免因素的存在，其组成部件的状态在运行中 会发生劣化，当劣化达到一定程度后将出现故障。d e h调节系统一旦出现故障，轻 则导致机组不能稳定运行，重则导致机组停机甚至威胁到机组和运行人员的安全。 采用传统的计划维修方式对 d e h 调节系统进行维修，必然会出现 “ 维修不足”或者 “ 维修过剩”的问题。 “ 维修不足”将使 d e h调节系统运行的可靠性降低，直接增 大了。 e h调节系统运行中发生故障的可能性，降低了机组运行的安全性; “ 维修过 剩” 又将导致不必要的人力、 物力的浪费， 降低了机组运行的经济性。 因此， 从d e h 调节系统运行的安全性和经济性两方面考虑，改变传统的计划维修方式，实行状态 维修具有重要意义。 d e h调节系统状态维修的关键任务之一就是实时、准确地评价调节系统运行状 态，合理安排维修时间和维修项目。d e h调节系统状态评价主要是对其健康状况的 评价， 评价结果作为检修工作安排的依据， 评价的可信程度直接影响最终维修决策 的可靠性。与以往可靠性评价不同的是， 这里所指的状态评价是对d e h 调节系统运 行状态的实时评价，主要反映的是系统的实时健康信息。在以往对机组的可靠性评 价中，采用的评判指标多是统计数据指标，比如:机组的可用率、计划停机系数、 出力系数等3 1 。这些指标反映的是统计期间机组运行的统计健康状况，包含了机组 设计方面固有的质量信息，是适应计划维修体制提出来的，具有滞后性和粗略性， 不能反映机组的实时健康信息。d e h调节系统的健康状况可以通过一些外部征兆表 现出来，比如输出参数的实际值与标准值的偏差、振动增大、噪声等等。因此， d e h 调节系统状态评价旨在选择与实时健康信息相关的特征参数， 采用特征参数的劣化 度作为系统运行状态的评价指标，通过构建劣化度的计算模型，定量计算某一时刻 华北电力大学硕士学位论文 第一章绪 论 1 . 1汽轮机 d e h 调节系统状态评价的意义 随着我国电力工业的迅速发展，长期以来发电设备采用的计划维修模式逐渐暴 露出 “ 维修不足” 、 “ 维修过剩”等问题，已经越来越不适应现代化生产和市场经济 的需要， 发电设备的维修体制正在从几乎纯粹的计划维修模式向状态维修模式转变 ! 1 。 汽轮机调节系统作为汽轮机的转速、功率控制系统，其能否安全、可靠的 运行 将直接影响汽轮机组的运行安全性和可靠性，因此， 汽轮机调节系统实行状态维修 是发电设备实行状态维修的重要组成部分。 目前，新投产的大、小容量机组以及己经投产的 3 0 0 m w 及以上机组，其调节系 统基本上采用数字电液调节系统 ( d e h c ) 以往采用液压调节系统的机组也已改造 为采用数字电液调节或数字电液调节为主、液压调节为辅的调节系统2 1 a d e h调节 系统从总体上可以分为电子调节装置和液压控制系统两大部分。 无论是电子调节装 置还是液压控制装置，由于外界不可避免因素的存在，其组成部件的状态在运行中 会发生劣化，当劣化达到一定程度后将出现故障。d e h调节系统一旦出现故障，轻 则导致机组不能稳定运行，重则导致机组停机甚至威胁到机组和运行人员的安全。 采用传统的计划维修方式对 d e h 调节系统进行维修，必然会出现 “ 维修不足”或者 “ 维修过剩”的问题。 “ 维修不足”将使 d e h调节系统运行的可靠性降低，直接增 大了。 e h调节系统运行中发生故障的可能性，降低了机组运行的安全性; “ 维修过 剩” 又将导致不必要的人力、 物力的浪费， 降低了机组运行的经济性。 因此， 从d e h 调节系统运行的安全性和经济性两方面考虑，改变传统的计划维修方式，实行状态 维修具有重要意义。 d e h调节系统状态维修的关键任务之一就是实时、准确地评价调节系统运行状 态，合理安排维修时间和维修项目。d e h调节系统状态评价主要是对其健康状况的 评价， 评价结果作为检修工作安排的依据， 评价的可信程度直接影响最终维修决策 的可靠性。与以往可靠性评价不同的是， 这里所指的状态评价是对d e h 调节系统运 行状态的实时评价，主要反映的是系统的实时健康信息。在以往对机组的可靠性评 价中，采用的评判指标多是统计数据指标，比如:机组的可用率、计划停机系数、 出力系数等3 1 。这些指标反映的是统计期间机组运行的统计健康状况，包含了机组 设计方面固有的质量信息，是适应计划维修体制提出来的，具有滞后性和粗略性， 不能反映机组的实时健康信息。d e h调节系统的健康状况可以通过一些外部征兆表 现出来，比如输出参数的实际值与标准值的偏差、振动增大、噪声等等。因此， d e h 调节系统状态评价旨在选择与实时健康信息相关的特征参数， 采用特征参数的劣化 度作为系统运行状态的评价指标，通过构建劣化度的计算模型，定量计算某一时刻 华北电力大学硕士学位论文 系统的劣化度值，最终实现对系统健康状况的实时评价。 对d e h 调节系统进行状态 评价，将其在任一时刻的运行状态定量地表示出来，根据状态的定量评价结果及趋 势分析可以合理地安排维修时间和维修项目，从而有效地预防故障的发生。 综上所述， 发电设备的维修管理体制正在由几乎纯粹的计划性维修模式向状态 维修模式转变。d e h调节系统作为汽轮发电机组的重要组成部分，实行状态维修对 机组的安全、经济运行具有重要的意义。d e h调节系统的状态评价是实行状态维修 的基础和关键任务，适应了诊断技术从定性诊断向定量分析、从当前状态的评估向 未来状态的预报发展的要求。 因此， 进行d e h 调节系统状态评价的研究是一项具有 重要意义的工作。 1 . 2汽轮机d e h 调节系统状态评价的特点与要求 1 . 2 . 1汽轮机d e h 调节系统状态评价的任务和要求 汽轮机 d e i i 调节系统状态评价的任务是弄清系统以及组成系统的部件在运行 过程中所处的宏观状态及发展趋势，包括采用各种测量、分析和判断方法，结合系 统的历史状态和运行条件，为系统的性能评价、状态估计、故障定位、运行维修决 策打一 f良好的基础。 汽轮机d e h 调节系统状态评价的实质就是通过观测、 提取系统的特征参数， 采 用相应的数学模型，定量计算系统的状态劣化值，实现d e n 调节系统故障诊断的定 量分析口 汽轮机d e h 调节系统是一个复杂的数字、 电子和机械系统， 在进行状态评价时， 必须要考虑系统本身存在的层次性， 否则评价的内容是不确定的。 同时， 汽轮机d e h 调节系统状态评价应该与其功能相协调， 依据系统实现其预定功能的能力， 可以获 得表征系统健康状况的有效办法。 1 . 2 . 2汽轮机d e h 调节系统状态的特殊性 汽轮机d e h 调节系统的异常状态或故障状态存在以下特性: 1 、层次性层次性是复杂系统的最基本特征，系统状态的劣化必然与其子系 统的故障相联系，这就是状态的 “ 纵向性” 。这一特点是 d e h调节系统状态评价实 行分层次评价的依据。 2 、相关性若 d e h调节系统的某一部件产生故障，与之相关的部件的状态也 可能发生劣化和异常，这就是状态的 “ 横向性” 。这一特点造成系统在同一层次中 多状态、多故障并存的现象，为状态的准确判断带来了相当的困难，只有充分了解 系统的结构和信息才能有效地评价系统的状态。 3 、 渐变性d e h 调节系统由正常状态到劣化状态乃至故障状态是一个渐变的过 程，它反映了状态劣化的 “ 时间性， 。正是这一特点，才使得状态评价具有重要的 - z- 华北电力大学硕士学位论文 系统的劣化度值，最终实现对系统健康状况的实时评价。 对d e h 调节系统进行状态 评价，将其在任一时刻的运行状态定量地表示出来，根据状态的定量评价结果及趋 势分析可以合理地安排维修时间和维修项目，从而有效地预防故障的发生。 综上所述， 发电设备的维修管理体制正在由几乎纯粹的计划性维修模式向状态 维修模式转变。d e h调节系统作为汽轮发电机组的重要组成部分，实行状态维修对 机组的安全、经济运行具有重要的意义。d e h调节系统的状态评价是实行状态维修 的基础和关键任务，适应了诊断技术从定性诊断向定量分析、从当前状态的评估向 未来状态的预报发展的要求。 因此， 进行d e h 调节系统状态评价的研究是一项具有 重要意义的工作。 1 . 2汽轮机d e h 调节系统状态评价的特点与要求 1 . 2 . 1汽轮机d e h 调节系统状态评价的任务和要求 汽轮机 d e i i 调节系统状态评价的任务是弄清系统以及组成系统的部件在运行 过程中所处的宏观状态及发展趋势，包括采用各种测量、分析和判断方法，结合系 统的历史状态和运行条件，为系统的性能评价、状态估计、故障定位、运行维修决 策打一 f良好的基础。 汽轮机d e h 调节系统状态评价的实质就是通过观测、 提取系统的特征参数， 采 用相应的数学模型，定量计算系统的状态劣化值，实现d e n 调节系统故障诊断的定 量分析口 汽轮机d e h 调节系统是一个复杂的数字、 电子和机械系统， 在进行状态评价时， 必须要考虑系统本身存在的层次性， 否则评价的内容是不确定的。 同时， 汽轮机d e h 调节系统状态评价应该与其功能相协调， 依据系统实现其预定功能的能力， 可以获 得表征系统健康状况的有效办法。 1 . 2 . 2汽轮机d e h 调节系统状态的特殊性 汽轮机d e h 调节系统的异常状态或故障状态存在以下特性: 1 、层次性层次性是复杂系统的最基本特征，系统状态的劣化必然与其子系 统的故障相联系，这就是状态的 “ 纵向性” 。这一特点是 d e h调节系统状态评价实 行分层次评价的依据。 2 、相关性若 d e h调节系统的某一部件产生故障，与之相关的部件的状态也 可能发生劣化和异常，这就是状态的 “ 横向性” 。这一特点造成系统在同一层次中 多状态、多故障并存的现象，为状态的准确判断带来了相当的困难，只有充分了解 系统的结构和信息才能有效地评价系统的状态。 3 、 渐变性d e h 调节系统由正常状态到劣化状态乃至故障状态是一个渐变的过 程，它反映了状态劣化的 “ 时间性， 。正是这一特点，才使得状态评价具有重要的 - z- 华北电力大学硕士学位论文 应用价值， 状态评价的结果及趋势分析可以有效地预防故障的发生， 为d e h 调节系 统的状态维修提供理论依据。 4 、 模糊性d e h 调节系统及其组成部件在运行过程中的劣化状态或故障状态与 导致状态出现的原因之间的关系存在一定的模糊性， 在进行状态分类时，其可分性 是基本的，但是类别界限往往存在模糊性，这就要求引入模糊评判手段来进行合理 的状态评价与识别。 1 . 3设备状态评价技术的发展现状 故障的机理研究表明， 设备的异常或者故障是在设备运行中通过其状态信号的变化 反映出 来的 4 1 。由 于状态评价是在设备运行的 过程中 进行的， 必然以 状态信号 ( 或状态 特征) 为依据。以设备在运行中出现的主要故障为线索， 获取反映其运行状态的特征参 数，可以有效地评价设备的健康状况。 故障诊断技术的发展为设备的状态评价奠定了基础。设备诊断技术最早起源于六 十年代中期，在美国宇航局指导下，由美国海军研究室主持，召开了美国机械故障 预防研究组 ( m p e g ) 成立会议 5 1 。 此小组成立的原因是由于工业发展导致机械设备 在安全性、可靠性方面面临着巨大的挑战，机器的故障问题日益尖锐。此后，许多 国家和公司都展开了故障诊断技术的研究，如以 c o l l a c a t为首的英国机器保健中 心，丹麦的 b 哈尔滨工业大学于达仁 华北电力大学硕士学位论文 应用价值， 状态评价的结果及趋势分析可以有效地预防故障的发生， 为d e h 调节系 统的状态维修提供理论依据。 4 、 模糊性d e h 调节系统及其组成部件在运行过程中的劣化状态或故障状态与 导致状态出现的原因之间的关系存在一定的模糊性， 在进行状态分类时，其可分性 是基本的，但是类别界限往往存在模糊性，这就要求引入模糊评判手段来进行合理 的状态评价与识别。 1 . 3设备状态评价技术的发展现状 故障的机理研究表明， 设备的异常或者故障是在设备运行中通过其状态信号的变化 反映出 来的 4 1 。由 于状态评价是在设备运行的 过程中 进行的， 必然以 状态信号 ( 或状态 特征) 为依据。以设备在运行中出现的主要故障为线索， 获取反映其运行状态的特征参 数，可以有效地评价设备的健康状况。 故障诊断技术的发展为设备的状态评价奠定了基础。设备诊断技术最早起源于六 十年代中期，在美国宇航局指导下，由美国海军研究室主持，召开了美国机械故障 预防研究组 ( m p e g ) 成立会议 5 1 。 此小组成立的原因是由于工业发展导致机械设备 在安全性、可靠性方面面临着巨大的挑战，机器的故障问题日益尖锐。此后，许多 国家和公司都展开了故障诊断技术的研究，如以 c o l l a c a t为首的英国机器保健中 心，丹麦的 b 哈尔滨工业大学于达仁 华北电力大学硕士学位论文 引入干摩擦力模型，通过计算滑阀所受干摩擦力的大小，有效地诊断调节系统滑阀 卡 4 故 障 17 1 设备故障诊断的研究成果对状态评价而言是关键性的突破。诊断研究揭示了设 备失效的原因、失效曲线、与故障对应的特征参数等关键问题。这些特征参数是设 备运行监测的实时数据， 利用它们作为评价参数可以保证设备状态评价的实时性和 可靠性。 状态评价问题可以抽象地表达为由特征参数的输入得出状态评语的过程。因 此，在获得了状态特征参数后，还需要研究用于评价的模型。显然，对于某一评价 对象，即使采用相同的特征参数，如果应用不同的评价模型，得出的结果也会有所 不同。日 前，用于设备状态评价的模型有:加权线性模型 1 8 - 1 9 ， 神经网 络模型2 0 1 模 糊 评 价 模 型 2 1-2 3 1等 等 。 加权线性模型是基于这样一种设想:系统的状态由n 个不同的状态特征参数共 同决定， 分别计算出每个状态特征参数的劣化度值， 赋予每个特征参数一定的权重， 则系统的状态劣化度可以通过状态特征参数的劣化度线性加权得到。 文【 1 8 采用简 单加权方法 ( 参数的权重为常数) 对某汽轮机组的状态进行了评价。文 1 9 1 指出了 常权评价模型的不足:没有考虑状态参数之间的均衡性，并采用变权评价模型对某 数字电液调节系统的运行状态进行了评价。 变权模型与常权模型不同之处在于考虑 了状态特征参数之间的均衡性，特征参数的权重依其数值的大小而发生变化。加权 线性模型建立起的是系统的状态与其特征参数劣化度之间的线性映射关系， 优点是 计算简单，缺点是评价的精确度不高。由于设备状态存在模糊性，模糊矩阵评价模 型正是针对这一特点提出的， 其关键工作和难点是建立状态特征参数的劣化度与系 统状态评语之间的模糊关系矩阵。 模糊矩阵评价模型能系统地反映各状态特征参数 对系统状态的综合影响，因此评价结果精确度较好。为了避免状态评价中存在过多 的主观因素，有人提出采用人工神经网络来评价设备的状态。应用神经网络进行状 态评价，其主要工作在于神经网络结构的确定、学习算法的制定和实现、训练样本 的构造等三个方面。 文 2 4 采用人工神经网络模型对某汽轮机组轴系的状态进行了 评价。神经网络评价模型的优点是精确度高，其缺点为算法繁琐、计算工作量大。 综上所述， 每一种评价模型都存在一定的 优点和缺点。 在选择评价模型对设备进行 状态评价时， 可以考虑将不同的评价模型综合起来应用。比如， 将变权评价模型和模糊 评价模型综合起来应用， 考虑了设备特征参数之间的均衡性又考虑了状态的模糊性， 可 以获得更符合实际的评价结果。 1 . 4本文的主要内容 d e h调节系统作为汽轮发电机组的转速、功率控制系统，实行状态维修对机组 的安全、经济运行具有重要的意义。准确、全面地评价 d e h 调节系统的运行状态， 华北电力大学硕士学位论文 引入干摩擦力模型，通过计算滑阀所受干摩擦力的大小，有效地诊断调节系统滑阀 卡 4 故 障 17 1 设备故障诊断的研究成果对状态评价而言是关键性的突破。诊断研究揭示了设 备失效的原因、失效曲线、与故障对应的特征参数等关键问题。这些特征参数是设 备运行监测的实时数据， 利用它们作为评价参数可以保证设备状态评价的实时性和 可靠性。 状态评价问题可以抽象地表达为由特征参数的输入得出状态评语的过程。因 此，在获得了状态特征参数后，还需要研究用于评价的模型。显然，对于某一评价 对象，即使采用相同的特征参数，如果应用不同的评价模型，得出的结果也会有所 不同。日 前，用于设备状态评价的模型有:加权线性模型 1 8 - 1 9 ， 神经网 络模型2 0 1 模 糊 评 价 模 型 2 1-2 3 1等 等 。 加权线性模型是基于这样一种设想:系统的状态由n 个不同的状态特征参数共 同决定， 分别计算出每个状态特征参数的劣化度值， 赋予每个特征参数一定的权重， 则系统的状态劣化度可以通过状态特征参数的劣化度线性加权得到。 文【 1 8 采用简 单加权方法 ( 参数的权重为常数) 对某汽轮机组的状态进行了评价。文 1 9 1 指出了 常权评价模型的不足:没有考虑状态参数之间的均衡性，并采用变权评价模型对某 数字电液调节系统的运行状态进行了评价。 变权模型与常权模型不同之处在于考虑 了状态特征参数之间的均衡性，特征参数的权重依其数值的大小而发生变化。加权 线性模型建立起的是系统的状态与其特征参数劣化度之间的线性映射关系， 优点是 计算简单，缺点是评价的精确度不高。由于设备状态存在模糊性，模糊矩阵评价模 型正是针对这一特点提出的， 其关键工作和难点是建立状态特征参数的劣化度与系 统状态评语之间的模糊关系矩阵。 模糊矩阵评价模型能系统地反映各状态特征参数 对系统状态的综合影响，因此评价结果精确度较好。为了避免状态评价中存在过多 的主观因素，有人提出采用人工神经网络来评价设备的状态。应用神经网络进行状 态评价，其主要工作在于神经网络结构的确定、学习算法的制定和实现、训练样本 的构造等三个方面。 文 2 4 采用人工神经网络模型对某汽轮机组轴系的状态进行了 评价。神经网络评价模型的优点是精确度高，其缺点为算法繁琐、计算工作量大。 综上所述， 每一种评价模型都存在一定的 优点和缺点。 在选择评价模型对设备进行 状态评价时， 可以考虑将不同的评价模型综合起来应用。比如， 将变权评价模型和模糊 评价模型综合起来应用， 考虑了设备特征参数之间的均衡性又考虑了状态的模糊性， 可 以获得更符合实际的评价结果。 1 . 4本文的主要内容 d e h调节系统作为汽轮发电机组的转速、功率控制系统，实行状态维修对机组 的安全、经济运行具有重要的意义。准确、全面地评价 d e h 调节系统的运行状态， 华北电力大学硕士学位论文 是其实行状态维修的基础和核心任务之一。本文的主要研究内容为: 1 、研究了基于设备状态特征空间的评价理论与方法。引入了设备状态特征空间的 概念，将设备任一时刻的状态作为特征空间中的点来考虑;提出了采用 f m e a和故 障致命度分析确定复杂系统状态特征空间的方法; 研究了基于状态特征空间的评价 理论模型，通过对评价效果的比较分析，11明了变权模糊综合评价模型的实用性和 有效性;提出了复杂系统状态评价的一般方法和步骤。 2 、在对 d e h调节系统按功能结构进行层次划分的基础上，对 d e h调节系统进行了 故障模式和后果分析，引入故障模式的致命度分析，根据各故障模式的致命度确定 d e h 调节系统的主要故障;以d e h 调节系统的主要故障为线索，提取了能够表征系 统运行状态的特征参数。 3 、对上海新华电站控制工程有限公司生产的某 3 0 0 m w 汽轮机组 d e h调节系统的运 行状态进行了多次评价。 采用相对劣化度来定量描述d e h 调节系统运行状态的劣化 程度，利用线性劣化模型计算 d e h 调节系统各特征参数的劣化度;采用变权模糊综 合评价模型对d e h 调节系统的运行状态进行了综合评价。 4 、对状态评价软件进行了总体设计， 包括软件的总体 目 标、 主要功能模块的设计， 开发了f m e a 、 故障致命度分析、 状态评价等主要模块， 介绍了软件的主要功能界面。 1 . 5本章小结 本章介绍了汽轮机 d e h调节系统状态评价的意义、特点与要求，阐述了状态 评价技术国内外的发展现状，最后对本文的主要研究内容进行了简单介绍。 华北电力大学硕士学位论文 是其实行状态维修的基础和核心任务之一。本文的主要研究内容为: 1 、研究了基于设备状态特征空间的评价理论与方法。引入了设备状态特征空间的 概念，将设备任一时刻的状态作为特征空间中的点来考虑;提出了采用 f m e a和故 障致命度分析确定复杂系统状态特征空间的方法; 研究了基于状态特征空间的评价 理论模型，通过对评价效果的比较分析，11明了变权模糊综合评价模型的实用性和 有效性;提出了复杂系统状态评价的一般方法和步骤。 2 、在对 d e h调节系统按功能结构进行层次划分的基础上，对 d e h调节系统进行了 故障模式和后果分析，引入故障模式的致命度分析，根据各故障模式的致命度确定 d e h 调节系统的主要故障;以d e h 调节系统的主要故障为线索，提取了能够表征系 统运行状态的特征参数。 3 、对上海新华电站控制工程有限公司生产的某 3 0 0 m w 汽轮机组 d e h调节系统的运 行状态进行了多次评价。 采用相对劣化度来定量描述d e h 调节系统运行状态的劣化 程度，利用线性劣化模型计算 d e h 调节系统各特征参数的劣化度;采用变权模糊综 合评价模型对d e h 调节系统的运行状态进行了综合评价。 4 、对状态评价软件进行了总体设计， 包括软件的总体 目 标、 主要功能模块的设计， 开发了f m e a 、 故障致命度分析、 状态评价等主要模块， 介绍了软件的主要功能界面。 1 . 5本章小结 本章介绍了汽轮机 d e h调节系统状态评价的意义、特点与要求，阐述了状态 评价技术国内外的发展现状，最后对本文的主要研究内容进行了简单介绍。 华北电力大学硕十学位论文 第二章 基于设备状态特征空间的评价理论与方法 2 . 1设备状态的特征空间描述 2 . 1 . 1设备状态2 4 1 任何设备在任一时刻都处在特定的状态下。设备的状态评价和故障诊断过程的 本质就是对设备状态的模式识别过程。 “ 设备状态”的概念由如下定义给出: 定义 2 . 1 设备在运转过程中，在某一瞬间由外界工作条件和设备内在因素的 不同组合关系所决定的设备内部特征的综合称为设备状态。 设备状态在通常情况下可以分为三种:正常状态、劣化状态和故障状态。设备 在运行过程中，由 于外界各种能量和内在因素的综合作用， 组成设备的元部件物理 性能会发生一些轻微变化，但是它们仍具有规定的功能以至于设备作为一个整体， 能够在规定的条件下和规定的时间内完成预定的功能。在这种情况下， 设备的一切 性能指标均在正常范围内，设备所处的状态称为正常状态。 设备在投入使用后， 在 外界和内部各种因素的共同作用下，其内部结构受到损伤，并导致其输出参数发生 变化，当这种变化超出技术条件规定的正常值时，设备不能完成预定的功能，即设 备的正常状态遭到破坏，这时设备所处的状态称为故障状态。 介于故障状态和正常 状态之间的状态称为劣化状态。 变化是自 然界一切事物存在的根本特性。由于外界工作条件和内部性能是随着 时间不断变化的，因而设备所处的状态也是不断变化的。图2 - 1 表示了设备状态的 演变过程。 参数 参数阐值 / /: 正常状态劣化状态 故障状态 时间 t 图2 - 1 设备状态的演变 定义2 . 2 设备从一种状态到另一种状态的变化过程，称为状态演变。 山于外界不可避免因素的存在， 设备在工作中会产生一些不正常现象， 如异常 振动、噪声、温升等等。随着设备工作时间的变长，这些不正常现象不断累积和加 剧， 设备状态劣化越来越严重，设备的性能不断下降， 最终导致故障的发生。由 此 华北电力大学硕十学位论文 第二章 基于设备状态特征空间的评价理论与方法 2 . 1设备状态的特征空间描述 2 . 1 . 1设备状态2 4 1 任何设备在任一时刻都处在特定的状态下。设备的状态评价和故障诊断过程的 本质就是对设备状态的模式识别过程。 “ 设备状态”的概念由如下定义给出: 定义 2 . 1 设备在运转过程中，在某一瞬间由外界工作条件和设备内在因素的 不同组合关系所决定的设备内部特征的综合称为设备状态。 设备状态在通常情况下可以分为三种:正常状态、劣化状态和故障状态。设备 在运行过程中，由 于外界各种能量和内在因素的综合作用， 组成设备的元部件物理 性能会发生一些轻微变化，但是它们仍具有规定的功能以至于设备作为一个整体， 能够在规定的条件下和规定的时间内完成预定的功能。在这种情况下， 设备的一切 性能指标均在正常范围内，设备所处的状态称为正常状态。 设备在投入使用后， 在 外界和内部各种因素的共同作用下，其内部结构受到损伤，并导致其输出参数发生 变化，当这种变化超出技术条件规定的正常值时，设备不能完成预定的功能，即设 备的正常状态遭到破坏，这时设备所处的状态称为故障状态。 介于故障状态和正常 状态之间的状态称为劣化状态。 变化是自 然界一切事物存在的根本特性。由于外界工作条件和内部性能是随着 时间不断变化的，因而设备所处的状态也是不断变化的。图2 - 1 表示了设备状态的 演变过程。 参数 参数阐值 / /: 正常状态劣化状态 故障状态 时间 t 图2 - 1 设备状态的演变 定义2 . 2 设备从一种状态到另一种状态的变化过程，称为状态演变。 山于外界不可避免因素的存在， 设备在工作中会产生一些不正常现象， 如异常 振动、噪声、温升等等。随着设备工作时间的变长，这些不正常现象不断累积和加 剧， 设备状态劣化越来越严重，设备的性能不断下降， 最终导致故障的发生。由 此 华北电力大学硕士学位论文 看见，设备的故障是设备状态严重劣化的结果，在对系统状态评价的过程中，若发 现系统的劣化度超过%m值，就需要进行故障诊断，以找出故障发生的模式和具体部 位。 2 . 1 . 2设备状态的 特征空间表达 对于简单的机械或电子设备，识别它处于正常状态还是故障状态或是某种劣化 状态并不复杂。但对于结构复杂的设备或系统，状态识别是一个复杂的模式识别过 程。因此，有必要探讨出一种行之有效的设备状态的表达方法。 如