通風機屬于通用機械范疇,在國民經(jīng)濟的各部門應用十分廣泛。尤其在火電廠中,通風機是煙風系統(tǒng)的動力源,其運行狀況直接關系到電廠的安全、經(jīng)濟運行,因此實施對通風機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷具有重大意義。目前該課題研究是以機械特性為研究主體、以對振動信號的故障診斷為主要內(nèi)容而展開的。而綜合空氣動力性能、機械特性和非穩(wěn)態(tài)流動特性的通風機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術在國內(nèi)外還沒有得到系統(tǒng)的研究。 基于此,本文采用實驗研究與理論分析結(jié)合的方法,在實現(xiàn)對電站通風機的空氣動力性能監(jiān)測、非穩(wěn)態(tài)流動特性分析和機械故障特征提取的基礎上,采用統(tǒng)計模式識別的方法對多指標特征進行有效融合與壓縮,并與神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)合提出了單網(wǎng)絡和子網(wǎng)絡的診斷模型,實現(xiàn)了對多特性故障、故障的不同嚴重程度和耦合故障的有效診斷,開發(fā)了基于多參數(shù)的離心式通風機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)。 1.基于參數(shù)映射的風機流量全程測量的實驗研究。基于通風機無因次性能曲線反映出的性能參數(shù)間穩(wěn)定的映射關系,提出了四種曲面逼近方法并對其逼近性能進行了比較說明:RBF網(wǎng)絡具備更優(yōu)越的逼近特性。文中選用RBF網(wǎng)絡逼近風機性能曲線不同區(qū)域的非線性映射關系,進而完成了基于參數(shù)映射的流量測量模型的推導。并在實驗室對該模型的應用進行了實驗研究,對于風機相似定律適用范圍與該模型的內(nèi)在關系等與之相關的問題一并進行了實驗研究,得到了該模型在相似定律范圍內(nèi)良好的測量精度。從而實現(xiàn)了基于參數(shù)映射的通風機流量的無節(jié)流準確在線監(jiān)測。 2.電站離心風機旋轉(zhuǎn)失速的實驗研究及特性分析。結(jié)合離心風機葉柵的流場狀況分析了兩類旋轉(zhuǎn)失速的形成機理,在4-73No8D離心風機上進行了旋轉(zhuǎn)失速實驗研究,構(gòu)造了非穩(wěn)態(tài)流動實驗測試系統(tǒng),進行了旋轉(zhuǎn)失速靜態(tài)特性與漸進過程特性實驗。通過實驗研究,在4-73風機上發(fā)現(xiàn)了壓力側(cè)失速現(xiàn)象,并對失速的幅頻域特性以及對性能參數(shù)的影響等問題進行了研究。基于失速動態(tài)特性分析的需要,采用諧波小波進行時頻分析,提出了改進的非正交諧波小波,并給出了其快速算法。分別采用正交和改進的非正交諧波小波變換對于弱失速特性、漸進失速過程時頻特性等進行了分析研究,給出了相關結(jié)論。研究結(jié)果也顯示出了諧波小波變換在風機旋轉(zhuǎn)失速特性分析方面的優(yōu)越性。 3.通風機故障的實驗模擬和故障診斷的多指標特征生成。在離心風機實驗臺上對于典型的機械和非穩(wěn)態(tài)流動故障進行實驗模擬,構(gòu)建了風機故障實驗的測試系統(tǒng),對機械、空氣動力特性參數(shù)進行了測量、變換和處理,為故障診斷提供了逼近于現(xiàn)場運行風機的故障樣本集。在此基礎上,分別就機械振動信號的諧波特征、能量特征、碰摩故障奇異性定性和定量特征生成,以及非穩(wěn)態(tài)流動故障識別中動態(tài)壓力信號頻率與性能參數(shù)聯(lián)合特征生成等問題采用小波變換等方法進行了研究,形成 WP=5 了風機故障診斷的多參數(shù)多指標特征,并給出了特征的預處理方法。 4.基于統(tǒng)計模式識別方法的風機故障診斷特征壓縮和神經(jīng)網(wǎng)絡分類。采用特征選擇方法進行了特征壓縮與融合,選擇兼?zhèn)渚挡顒e和方差差別的Bhattacharyya距離作為準則函數(shù),采用綜合類別對之間判別能量比較的特征選擇算法,推導出了B-特征選擇的特征壓縮方法,并與具備優(yōu)良邊界特性的單隱層前向網(wǎng)絡構(gòu)成B-單網(wǎng)絡診斷模型,以此作為風機單故障的診斷模型。對耦合故障診斷問題提出了B-子網(wǎng)絡診斷模型,并應用實驗樣本驗證了B-特征選擇算法和B-子網(wǎng)絡診斷模型的優(yōu)越性。 5.基于多參數(shù)的風機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)(FMMDS)的開發(fā)。開發(fā)了FMMDS的軟硬件系統(tǒng),該系統(tǒng)具備多特性多參數(shù)監(jiān)測,多指標特征生成與壓縮、多功能信號分析、管網(wǎng)阻力狀態(tài)評價、風機運行經(jīng)濟性分析、單故障與耦合故障的診斷,以及高速同步采樣與DCS通訊等多種功能。在FMMDS的工程實踐中,針對某電廠的200MW機組送引風機,開發(fā)了基于DCS的通風機狀態(tài)監(jiān)測與分析系統(tǒng)FMAS1.0。
【學位單位】：華北電力大學（河北）
【學位級別】：博士
【學位年份】：2004
【中圖分類】：TH43
【部分圖文】：

2.3.3 變轉(zhuǎn)速工況下 4-73 風機相似定律的適用范圍由于風機性能曲線是在額定轉(zhuǎn)速下獲得的，因此性能曲線在變速工況下的變化規(guī)律也就成為基于性能曲線的參數(shù)映射規(guī)律探討的一個必要環(huán)節(jié)，從而使得該研究與風機相似定律適用范圍的研究直接關聯(lián)起來。在變速運行時，通常根據(jù)通風機相似定律的性能換算法，將性能參數(shù)換算成規(guī)定的要求。目前，基于雷諾數(shù) Re 等對通風機相似參數(shù)影響規(guī)律的相似換算原理雖已清楚，但變速前后相似定律的適用范圍卻至今沒有解決，從而在一定程度上制約了相似定律的準確應用。作者通過實驗研究得出了 4-73No8 離心風機變速調(diào)節(jié)時不同負荷下雷諾數(shù) Re ( Re/(60)22= π Dnν，其中2D 為葉輪外徑，n為轉(zhuǎn)速，v為氣體的運動粘性系數(shù))與無因次流量系數(shù)vq 、無因次全壓系數(shù) p 和無因次功率系數(shù) N 的變化關系曲線，實驗結(jié)果如圖 2-3 所示。探討了轉(zhuǎn)速變化對性能參數(shù)相似換算的影響，得出如下幾點結(jié)論：1）Re 數(shù)對 4-73 通風機的流量系數(shù)vq 影響很小。2）當6Re <2.0×10時，Re 數(shù)對損失有影響，隨著 Re 數(shù)的增大，全壓系數(shù) p 和功率系數(shù) N 先快速下圖 2-2 離心風機調(diào)節(jié)性能曲線的曲面特性(b) 4-73No8D 風機 N~qv無因次調(diào)節(jié)性能曲線及曲面

不同阻力條件下無因次參數(shù)隨雷諾數(shù)變化曲線(4-73風機，R1

點l輸出為：∑==HhlhlhoWa1層節(jié)點 h 與輸出節(jié)點 l 之間的連接權值。訓練的目標函數(shù)仍取為網(wǎng)絡運算輸出與訓練樣本的目與 BP 網(wǎng)絡的目標函數(shù)是一致的，如式（2-13），則由的調(diào)整過程變成了最小二乘的權重優(yōu)化過程，即W 將 BP 網(wǎng)絡的非線性權重優(yōu)化過程轉(zhuǎn)化為線性最小二速度顯著提高。近方法逼近性能的比較3-11No29D 風機無因次性能曲線的參數(shù)映射規(guī)律的逼分別用最小二乘曲面擬合、偏最小二乘曲面擬合、標曲面逼近方法對風機的性能曲線參數(shù)映射規(guī)律 ( p = fq和 RBF 網(wǎng)絡訓練的期望誤差均設定為5510 × 。
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本文編號：2851096

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