【摘要】：電站風(fēng)機(jī)屬于大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備,在當(dāng)前節(jié)能減排的大背景下,我國(guó)幾乎所有火電廠都經(jīng)歷了大規(guī)模的鍋爐系統(tǒng)減排改造,不斷增加各種除塵、脫硫、脫硝等系統(tǒng),使得鍋爐排煙系統(tǒng)的引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)的功率不斷增大。有些大容量火電機(jī)組將鍋爐引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)合二為一,驅(qū)動(dòng)功率接近一萬千瓦,成為僅次于汽輪發(fā)電機(jī)組的超大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備。這種功率級(jí)別的旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備一旦發(fā)生故障,就會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失,因此非常有必要對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。國(guó)內(nèi)大容量火電機(jī)組的各類風(fēng)機(jī)設(shè)備上都安裝有運(yùn)行參數(shù)(壓力、流量、振動(dòng)等)監(jiān)控測(cè)點(diǎn),但是這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由于采樣間隔大,只能反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化趨勢(shì),進(jìn)行超標(biāo)報(bào)警,對(duì)設(shè)備起保護(hù)作用,不能提供有關(guān)設(shè)備故障的詳細(xì)診斷信息�；谡駝�(dòng)監(jiān)測(cè)的故障診斷技術(shù)與系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大型汽輪發(fā)電機(jī)組,但是在電站風(fēng)機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用不多,有很強(qiáng)的工程實(shí)際需求。但是火電廠各類風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)往往包含很強(qiáng)的干擾噪聲成分,使得故障信息難以識(shí)別。而且不同火電廠的風(fēng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)、風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)布置、運(yùn)行工況等存在差異,可能出現(xiàn)各種不同類型的異常振動(dòng)現(xiàn)象,因此深入研究從振動(dòng)實(shí)測(cè)信號(hào)中有效提取故障特征信息的方法,研發(fā)適合電站各類風(fēng)機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng),對(duì)于提高風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性具有重要的工程實(shí)際意義。論文以大功率電站風(fēng)機(jī)為對(duì)象,針對(duì)風(fēng)機(jī)軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行工況多變以及環(huán)境條件差等帶來的實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)干擾嚴(yán)重、故障特征難以識(shí)別的突出問題,開展基于現(xiàn)代信號(hào)分析的故障特征提取技術(shù),主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：(1)電站風(fēng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特點(diǎn)分析。針對(duì)600MW火電機(jī)組,通過對(duì)比分析現(xiàn)場(chǎng)SIS系統(tǒng)中記錄的各類電站風(fēng)機(jī)的運(yùn)行歷史數(shù)據(jù),討論了快速負(fù)荷調(diào)節(jié)對(duì)定速運(yùn)行和變頻調(diào)速運(yùn)行的兩類電站風(fēng)機(jī)振動(dòng)的影響。分析結(jié)果表明,對(duì)于定速運(yùn)行的一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)這三種電站風(fēng)機(jī),由于運(yùn)行條件和調(diào)節(jié)方式不同,在變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下,雖然風(fēng)機(jī)電流都隨負(fù)荷變化,進(jìn)行出力調(diào)節(jié),但是風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)特性卻存在差別；而對(duì)于變頻調(diào)速引風(fēng)機(jī),降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速雖然可以大大降低風(fēng)機(jī)電流,實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)能。但是轉(zhuǎn)速大范圍變化帶來明顯的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)共振問題,在所分析的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍內(nèi),風(fēng)機(jī)振動(dòng)在三個(gè)不同轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)共振峰值。這種變頻調(diào)速產(chǎn)生的振動(dòng)問題值得關(guān)注。(2)電站風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)分析與故障特征提取。在分析風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性和故障機(jī)理的基礎(chǔ)上,將振動(dòng)信號(hào)分析與故障特征提取技術(shù)應(yīng)用與實(shí)際電站風(fēng)機(jī)的故障診斷,通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。一方面電站風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,具有激勵(lì)源多,相互之間耦合干擾嚴(yán)重,結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)包含復(fù)雜的疊加、調(diào)制、混合等現(xiàn)象；另一方面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)受到比較明顯的測(cè)量噪聲的影響,使得故障信息被淹沒在噪聲中,采用傳統(tǒng)信號(hào)分析方法提取的故障特征不突出,不易判斷故障。(3)基于復(fù)數(shù)小波變換的改進(jìn)包絡(luò)分析。針對(duì)包絡(luò)分析需要人為判斷濾波頻帶,因而難以實(shí)現(xiàn)故障特征自動(dòng)提取的問題。將基于復(fù)小波變換的多尺度包絡(luò)譜分析應(yīng)用于復(fù)雜工作環(huán)境下的滾動(dòng)軸承故障診斷,表明該方法具有突出的顯示微弱故障信息的能力,可以有效識(shí)別掩藏在強(qiáng)干擾噪聲下的故障沖擊成分；復(fù)小波變換的多尺度包絡(luò)譜分析由于同時(shí)實(shí)現(xiàn)多尺度帶通濾波和幅值包絡(luò)提取,克服了經(jīng)典包絡(luò)分析方法需預(yù)知故障頻帶的缺點(diǎn),并提高了信號(hào)分析的效率；復(fù)小波多尺度包絡(luò)譜圖,橫向切片與Hilbert包絡(luò)譜具有非常相似的分析效果；而在旋轉(zhuǎn)頻率處的縱向切片對(duì)軸承故障最敏感,適用于滾動(dòng)軸承微弱故障的報(bào)警。(4)小波和分形結(jié)合的故障特征提取方法。電站風(fēng)機(jī)這類復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)信號(hào)具有統(tǒng)計(jì)自相似的特征,可以應(yīng)用關(guān)聯(lián)維數(shù)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行描述,達(dá)到提取故障特征的目的。針對(duì)實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)干擾噪聲強(qiáng),導(dǎo)致信號(hào)的分形特征被弱化,故障特征提取效果不明顯的問題,將小波分析和分形相結(jié)合,根據(jù)分形信號(hào)和隨機(jī)噪聲在小波變換系數(shù)上的表現(xiàn)特征不同,利用小波尺度域?yàn)V波消除干擾噪聲,提高關(guān)聯(lián)維數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。研究表明,經(jīng)過對(duì)實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行小波尺度域?yàn)V波重構(gòu)處理,計(jì)算得到的關(guān)聯(lián)維數(shù)更加符合實(shí)際情況非線性系統(tǒng)的特征,關(guān)聯(lián)維數(shù)的計(jì)算值也更加穩(wěn)定,不隨測(cè)量時(shí)間和取值長(zhǎng)度的影響。(5)大功率引風(fēng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)。以電站大型引增二合一風(fēng)機(jī)為對(duì)象,針對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)子及其支撐軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要故障類型及其振動(dòng)響應(yīng)特性,研發(fā)了大功率電站風(fēng)機(jī)健康監(jiān)測(cè)與故障預(yù)知系統(tǒng)。系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件為三層結(jié)構(gòu),包括安裝在風(fēng)機(jī)設(shè)備上的振動(dòng)傳感器和數(shù)據(jù)采集器、集中監(jiān)測(cè)診斷工作站、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷工作站�，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取風(fēng)機(jī)設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)和運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù),經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線傳送到集中監(jiān)測(cè)診斷工作站上,實(shí)現(xiàn)集中存儲(chǔ)、分析和精細(xì)故障診斷。系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信號(hào)的分析、故障特征提取、故障診斷及預(yù)測(cè)功能。該系統(tǒng)可以為提高電站風(fēng)機(jī)的運(yùn)行安全可靠性提供技術(shù)支持。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM621

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本文編號(hào)：2376286