熱力系統(tǒng)檢測(cè)與故障診斷

1、 第一章緒論§1.1系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的背景和意義一概述現(xiàn)代工程控制技術(shù)可劃分為三個(gè)大的領(lǐng)域。既對(duì)象參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)、運(yùn)行自動(dòng)控制和系統(tǒng)故障自診斷。工業(yè)設(shè)備與系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)是一門與現(xiàn)代工業(yè)大生產(chǎn)密切相關(guān)的技術(shù)；是正在不斷不斷完善的交叉型學(xué)科；是系統(tǒng)工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)所要解決的問題：1. 故障特征信息的提取和故障的分類，識(shí)別（辨識(shí)）的新理論和新方法研究；2. 復(fù)雜故障的產(chǎn)生機(jī)理及模型的深入研究；3. 故障診斷智能系統(tǒng)的研究，包括智能診斷專家系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程診斷系。 學(xué)科的范疇與發(fā)展： 故障診斷與醫(yī)學(xué)診斷的關(guān)系 工程領(lǐng)域 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 工程診斷 -仿生學(xué) -

2、醫(yī)學(xué)診斷 故障診斷 疾病診斷 診斷對(duì)象-系統(tǒng)設(shè)備 診斷對(duì)象-人體 所涉及的學(xué)科領(lǐng)域：1. 系統(tǒng)領(lǐng)域技術(shù)（如熱力系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng))；2. 傳感技術(shù)（各種測(cè)試設(shè)備）；3. 模式識(shí)別技術(shù)（故障識(shí)別、圖像識(shí)別、聲音識(shí)別）4. 信號(hào)處理技術(shù)；5. 人工智能技術(shù)；6. 電子技術(shù)；7. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展過程： 1967年由于航天技術(shù)和軍工技術(shù)的不斷發(fā)展，美國(guó)海軍成立了專門的故障預(yù)防研究所，從事設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷方面的研究工作。其后美國(guó)的西屋公司、CSI公司、丹麥的B&K公司等均成立相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)。 我國(guó)在1985年初在上海石化總廠召開了全國(guó)第一屆設(shè)備診斷技術(shù)應(yīng)用推廣會(huì)議并于

3、1986年正式成立了故障診斷學(xué)會(huì)。2 基本概念和定義1.故障的定義：根據(jù)國(guó)標(biāo)（GB3187-82）的定義，故障是指子分系統(tǒng)“喪失規(guī)定的功能”，或者說子分系統(tǒng)的輸出與預(yù)期不相符合。在工程應(yīng)用中通常把系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)分為正常狀態(tài)、異常狀態(tài)和故障狀態(tài)三種。2. 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與故障診斷的定義：1） 是識(shí)別系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的一門綜合性應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)，它主要研究系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映；2） 通過測(cè)取系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，結(jié)合其歷史狀況對(duì)所測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理分析、特征提取，從而定量診斷（識(shí)別）系統(tǒng)設(shè)備及其子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)（正常、異常、故障），進(jìn)一步預(yù)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行未來(lái)的變化趨勢(shì)，并最終確定出要采取的必要對(duì)策。

4、3） 主要內(nèi)用包括監(jiān)測(cè)、診斷（識(shí)別）和預(yù)測(cè)三個(gè)方面。狀態(tài)監(jiān)測(cè)可視為簡(jiǎn)單診斷，一般是通過檢測(cè)系統(tǒng)的某些特征參數(shù)（如溫度、壓力、振動(dòng)幅度等），并根據(jù)所測(cè)得的特征參數(shù)值與門限閾值的關(guān)系確定設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。故障診斷也稱為精密診斷，不僅要掌握系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)正常與否，而且要對(duì)故障的產(chǎn)生原因、故障的位置和故障的嚴(yán)重程度進(jìn)行深入的分析和判斷。趨勢(shì)分析是通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定期的或連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析，獲得有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)變化的規(guī)律并據(jù)此預(yù)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的變化趨勢(shì)。通常的系統(tǒng)故障檢測(cè)和診斷設(shè)備投資占系統(tǒng)總費(fèi)用的5%左右，隨著系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提高，該部分費(fèi)用呈上升趨勢(shì)。3 故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)的分類通常，故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)可

5、分為離線監(jiān)測(cè)、在線監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)三種。1. 離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也稱為系統(tǒng)故障巡（點(diǎn)）檢系統(tǒng)，通常由傳感器、便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件組成。它采用定期巡回檢測(cè)和離線分析的方式工作。適合于對(duì)現(xiàn)代工廠中分散的中小設(shè)備，尤其是那些尚無(wú)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷。2. 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集連續(xù)、快速，數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性好，分析診斷功能全面、豐富等特點(diǎn)。適用于具有連續(xù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的大型連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)常包含集中式單機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、集散系統(tǒng)和分散系統(tǒng)三種。在現(xiàn)代大型熱力發(fā)電廠，用得最多的是分散系統(tǒng)。所謂分散系統(tǒng)，其采用的是分布式結(jié)構(gòu)，它針對(duì)現(xiàn)代工業(yè)大型化、規(guī)?；?/p>

6、、組成設(shè)備眾多的特點(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把分布于各局部現(xiàn)場(chǎng)，獨(dú)立完成特定功能的計(jì)算機(jī)和智能儀表連接起來(lái)，在一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)的控制下，構(gòu)成分級(jí)管理模式，實(shí)現(xiàn)資源共、享功能分散、風(fēng)險(xiǎn)分散、協(xié)同工作，分散檢測(cè)集中管理、監(jiān)測(cè)的工作模式。分散式結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1） 可靠性高系統(tǒng)個(gè)節(jié)點(diǎn)均能完成分散式的處理，各節(jié)點(diǎn)具有相對(duì)獨(dú)立性。某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障并不影響其他節(jié)點(diǎn)的工作，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)可采用冗余式結(jié)構(gòu)。2） 可擴(kuò)展性和靈活性好由于采用網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，監(jiān)測(cè)和診斷設(shè)備可模塊化，便于系統(tǒng)維護(hù)和擴(kuò)展。3） 功能強(qiáng)、性價(jià)比高系統(tǒng)支持多用戶、多任務(wù)，可承擔(dān)較多的工作負(fù)荷。由于網(wǎng)絡(luò)接口集成度高，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可與生產(chǎn)管理系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)共享

7、。節(jié)約系統(tǒng)成本。§1.2熱力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷能源工程是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對(duì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展和人民生活的改善發(fā)揮著十分重要的保障與促進(jìn)作用。電力工業(yè)是能源工業(yè)的主要組成部分之，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中的重點(diǎn)和先行產(chǎn)業(yè)。電力是一種便于轉(zhuǎn)換的二次能源，具有能高度集中和無(wú)限劃分，淸潔干凈和易于控制，可大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送等諸多優(yōu)良特性，因此電力的使用已深入到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，電力的發(fā)展和應(yīng)用程度成了衡量社會(huì)現(xiàn)代化水平高低，以及物質(zhì)文明和精神文明高低的重要標(biāo)志之一。在我國(guó)電力能源結(jié)構(gòu)中，火電設(shè)備容量占總裝機(jī)的3/4左右，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，這種狀況難以改變。2020年預(yù)計(jì)火電

8、裝機(jī)在600GW左右，約需煤炭14億噸，占計(jì)劃煤炭生產(chǎn)量21億噸的66%左右。如此巨大的不可再生能源消耗，對(duì)我國(guó)煤炭工業(yè)造成空前的壓力。但是，我國(guó)人均能源擁有量?jī)H為世界人均值的36%左右，而且能源利用率處于較低水平，火電機(jī)組年平均供電煤耗比國(guó)外先進(jìn)水平高約6070g標(biāo)煤/（kWh）。同時(shí)，環(huán)境保護(hù)對(duì)火電機(jī)組能耗也提出了更為嚴(yán)格的要求。因此，繼續(xù)深入研究火電機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提卨火電站運(yùn)行效率，大力開展節(jié)能降耗工作對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn) 略意義。我國(guó)電力體制改革的深入開展，“廠網(wǎng)分開，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”，使發(fā)電企業(yè)面臨巨大的市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)。大型火力發(fā)電機(jī)組是電力生產(chǎn)的主要設(shè)備，其運(yùn)行

9、的安全性與經(jīng)濟(jì)性問題在這種競(jìng)爭(zhēng)條 件下更顯突出。由于人型發(fā)電設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和運(yùn)行環(huán)境的特殊性，機(jī)組出現(xiàn)性能的退化 其至故障不可避免。由于運(yùn)行管理水平的制約，即使機(jī)組設(shè)備狀態(tài)良好，也難以維持最佳經(jīng) 濟(jì)性。大型機(jī)組單機(jī)容量大、熱力參數(shù)高，其性能退化與故障以及運(yùn)行水平對(duì)安全性、經(jīng)濟(jì) 性的影響愈發(fā)嚴(yán)重。及時(shí)診斷、預(yù)防機(jī)組的故障，以及決策運(yùn)行操作和故障維修，提高設(shè)備 的可用率，保障機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，仍然是發(fā)電企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效 途徑之一。因此在當(dāng)前形勢(shì)下，進(jìn)一步開展機(jī)組性能監(jiān)測(cè)、故障診斷及運(yùn)行操作指導(dǎo)的研究 工作具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。熱力系統(tǒng)是火力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的主要場(chǎng)所，其設(shè)

10、備及總 體運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣將直接影響整個(gè)機(jī)組的發(fā)電效率，良好的熱力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是整個(gè)發(fā)電機(jī) 組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保障，研究針對(duì)熱力系統(tǒng)的故障診斷與運(yùn)行操作指導(dǎo)，開發(fā)具有實(shí)際應(yīng) 用價(jià)值的系統(tǒng)是目前急待深入的工作之一。 現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，在整個(gè)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。信息技術(shù)在電力行業(yè)的廣泛應(yīng)用，極大地提高了電力生產(chǎn)能力，帶來(lái)了矚目的社會(huì)效益。信息技術(shù)從20世紀(jì)60年代開始從生產(chǎn)過程自動(dòng)化起步進(jìn)入電力行業(yè)，至今天己經(jīng)進(jìn)一步發(fā)展到綜合應(yīng)用，由操作 層向管理層延伸，實(shí)現(xiàn)管理信息化，建立了各級(jí)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng) 管理信息系統(tǒng)。已經(jīng)逐步走向成熟,在現(xiàn)代化發(fā)電廠中已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)钠占奥省＝?/p>

11、來(lái)，我國(guó)提出廠級(jí)監(jiān)控 信總系統(tǒng)的概念，并且已經(jīng)在新建大型火電工程中普遍推廣應(yīng)用，已經(jīng)投入運(yùn)行的一些大型火電廠，也紛紛增配SIS系統(tǒng)和功能。電站SIS是主要為火電廠全廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程綜合優(yōu)化服務(wù)的生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)管理和監(jiān)控的信息系統(tǒng)，是一個(gè)融電廠熱能動(dòng)力工程、計(jì)算機(jī)與信息工程、管理與決策科學(xué)、熱工控制技術(shù)、人工智能技術(shù)等學(xué)科與技術(shù)于一體的集成信息系統(tǒng)。故障診斷與運(yùn)行操作指導(dǎo)是SIS主要功能的重要組成部分，其完善與否直接關(guān)系到SIS的實(shí)際應(yīng)用效果。信息技術(shù)在現(xiàn)代電廠的 廣泛應(yīng)用，一方面對(duì)故障診斷與運(yùn)行操作指導(dǎo)提出了更高的要求，另一方面也為其提供了更 豐富的信息來(lái)源和更強(qiáng)大的信息處理手段，并極大促進(jìn)了故障

12、診斷與操作指導(dǎo)與信息系統(tǒng)的 融合和發(fā)展。同時(shí)，各種數(shù)學(xué)理論與數(shù)學(xué)方法也不斷滲透到電力生產(chǎn)中，模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色系統(tǒng)理論、粗糙集理論、分形幾何、混沌理論等在故障診斷領(lǐng)域的應(yīng)用研究異?；钴S，并取得可喜的成果。這為故障診斷與運(yùn)行操作指導(dǎo)提供了強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具。最早廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的信息融合技術(shù)，近年來(lái)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究層出不窮，尤其是在故障診斷方面發(fā)揮了不可低估的作用。信息融合是將多傳感器或者多源信息進(jìn)行綜合處理，以獲得更可靠、更準(zhǔn)確結(jié)論的信息處理技術(shù)。電站DCS，MIS的廣泛普及與SIS的不斷發(fā)展，為多源信息獲取提供了方便、快捷的方式，從而為信息融合的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)?，F(xiàn)代監(jiān)測(cè)技

13、術(shù)、診斷技術(shù)、信息技術(shù)在電站中的綜合與應(yīng)用，不但推動(dòng)了電站故障診斷與運(yùn)行操作指導(dǎo)的發(fā)展，而且代表了其今后的研究方向。一現(xiàn)代大型火電廠運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與設(shè)備的故障診斷現(xiàn)代大型火電廠運(yùn)行監(jiān)測(cè)是通過對(duì)電站設(shè)備及系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行在線測(cè)量和分析，以一定的安全性、經(jīng) 濟(jì)性指標(biāo)對(duì)機(jī)組當(dāng)前的運(yùn)行狀況做出評(píng)價(jià)，并對(duì)機(jī)組的運(yùn)行與調(diào)整方案進(jìn)行決策。熱力系統(tǒng) 故障診斷與操作指導(dǎo)是電站性能監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容，與性能監(jiān)測(cè)其它功能的關(guān)系如圖1.1所示。圖1.1機(jī)組運(yùn)行決策系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖圖1.1所示的功能結(jié)構(gòu)表示用于機(jī)組運(yùn)行的決策系統(tǒng)，共分為五個(gè)層次：過程對(duì)象、信號(hào)處理、性能分析、輔助決策和決策層。整個(gè)決策系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，控

14、制著機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。過對(duì)象就是運(yùn)行的機(jī)組，是整個(gè)系統(tǒng)的根本，是所有功能模塊信息的最初來(lái)源和最終的歸宿；數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理通過各種傳感器釆集信號(hào)，并進(jìn)行一定形式的處理，得到系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息，為后續(xù)功能模塊提供數(shù)據(jù)支持；分析診斷層需要完成性能指標(biāo)計(jì)算、目標(biāo)值優(yōu)化、偏差分析以及故障診斷等監(jiān)測(cè)任務(wù)，其中機(jī)組正常運(yùn)行中的指標(biāo)計(jì)算、目標(biāo)值優(yōu)化和偏差分析可歸入經(jīng)濟(jì)性診斷范疇；操作指導(dǎo)部分根據(jù)性能監(jiān)測(cè)各模塊的結(jié)果進(jìn)行推理判斷，給出操作指導(dǎo)信息（嚴(yán)格意義上的輔助決策層還應(yīng)該包括性能分析層和信號(hào)處理層，這里為討論方便，特指操作指導(dǎo)層）；運(yùn)行人員是決策系統(tǒng)的決策者，參考數(shù)據(jù)采集處理結(jié)果、分析診斷結(jié)果和操作指導(dǎo)信息

15、，進(jìn)行綜合考慮，制定機(jī)組運(yùn)行調(diào)整決策，從而達(dá)到優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行的目的。性能指標(biāo)計(jì)算的內(nèi)容是電站全廠及主要系統(tǒng)的性能參數(shù)，如效率、煤耗等，這些指標(biāo)由現(xiàn)場(chǎng)釆集的壓力、溫度、流量等原始參數(shù)通過一定計(jì)算獲得。其算法遵守一些試驗(yàn)規(guī)程，如美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)的電站性能試驗(yàn)規(guī)程以及國(guó)家汽機(jī)熱力試驗(yàn)規(guī)程等。 由于試驗(yàn)規(guī)程對(duì)測(cè)量元件與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)等要求比較嚴(yán)格，最初的性能計(jì)算頗受局限，但隨著測(cè)量技術(shù)、傳感技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前己經(jīng)能夠在線完成全廠及主要系統(tǒng)的性能分析運(yùn)行目標(biāo)優(yōu)化的目的是在機(jī)組正常帶負(fù)荷運(yùn)行階段，調(diào)整機(jī)組參數(shù)，使機(jī)組達(dá)到或者接近運(yùn)行優(yōu)化目標(biāo)值，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。運(yùn)行優(yōu)化目標(biāo)值包括機(jī)組當(dāng)前最優(yōu)化運(yùn)行

16、狀況的各個(gè) 運(yùn)行參數(shù)和性能指標(biāo)的優(yōu)化目標(biāo)值，它為運(yùn)行人員提供了機(jī)組在不同外部條件（負(fù)荷、環(huán)境、 燃料等)下的最佳運(yùn)行方式和參數(shù)控制，它建立在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上(包括熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè) 備的運(yùn)行狀態(tài)等)，主要通過運(yùn)行調(diào)整實(shí)現(xiàn)，其目的就是使機(jī)組一直處于最優(yōu)狀態(tài)運(yùn)行。偏差分析是對(duì)機(jī)組主要運(yùn)行參數(shù)偏離其運(yùn)行目標(biāo)值而對(duì)機(jī)組熱耗率（煤耗率）的影響進(jìn)行定量分析，從而反映改善機(jī)組運(yùn)行性能的主要因素，通過參數(shù)的偏差分析可以監(jiān)督考核運(yùn)行人員的運(yùn)行水平，為運(yùn)行人員提供優(yōu)化運(yùn)行指導(dǎo)。運(yùn)行參數(shù)的偏差對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性影響與 機(jī)組負(fù)荷、運(yùn)行環(huán)境和熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等因素有較大的關(guān)系，在偏差分析時(shí)必須根據(jù)機(jī)組運(yùn)行的具休情況進(jìn)行分折。故障診

17、斷是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到的技術(shù)領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，是一門學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科所謂故障，就是系統(tǒng)設(shè)備的性能退化到一定程度后，使得系統(tǒng)設(shè)備功能喪失或著超出系統(tǒng)的容限，是一個(gè)從量變到質(zhì)變的過程。故障診斷的任務(wù)是通過獲取足夠的設(shè)備數(shù)據(jù)信息、過程系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)知識(shí)以及過程異常變化的征兆與過程系統(tǒng)故障之間的內(nèi)在眹系，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析和判斷，查明故障發(fā)生的時(shí)間、位置、幅度、故障模式以及故障發(fā)展趨勢(shì)。故障診斷可分為故障檢測(cè)和故障分離兩部分，前者解決故障是否發(fā)生 問題，后者解決發(fā)生故障類別的判斷問題。 操作指導(dǎo)建立在分析診斷基礎(chǔ)上，接受分析診斷層各模塊的輸出結(jié)果，根據(jù)己有的知識(shí)規(guī)則，進(jìn)行判斷和決

18、策，給出合理的運(yùn)行調(diào)整方法、方案以及維修方案和計(jì)劃等結(jié)果。操作指導(dǎo)的決策結(jié)果在目前還不能直接作用于機(jī)組運(yùn)行，僅作為運(yùn)行人員的參考。因此在決策系統(tǒng)框架下，操作指導(dǎo)屬于輔助決策層，為決策層提供決策支持。運(yùn)行人員是決策系統(tǒng)的最高層次，是決策的制定者，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的信息全部對(duì)運(yùn)行人 員提供決策支持。運(yùn)行人員作出決策后，及時(shí)調(diào)整機(jī)組狀態(tài)，達(dá)到機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化的目的。以上分析了整個(gè)機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化與故障診斷系統(tǒng)的功能關(guān)系，從中可以清晰地看到故障診 斷與操作指導(dǎo)的地位；故障診斷是性能監(jiān)測(cè)的重要組成部分，用以判斷機(jī)組是否發(fā)生故障并分析引起故障的原因，操作指導(dǎo)建立在所有分析診斷功能模塊之上的輔助決策部分，以分析診斷結(jié)論

19、為依據(jù)，為運(yùn)行人員提供決策支持。特別指出，以上討論中性能監(jiān)測(cè)包括了故障診斷與操作指導(dǎo)，可稱為廣義性能監(jiān)測(cè)；而 當(dāng)性能監(jiān)測(cè)不包括故障診斷和操作指導(dǎo)時(shí)，可稱為狹義性能監(jiān)測(cè)，后續(xù)章節(jié)中提到的性能監(jiān)測(cè)一般為狹義的性能監(jiān)測(cè)。二故障診斷與運(yùn)行優(yōu)化指導(dǎo)的研究現(xiàn)狀操作指導(dǎo)從實(shí)現(xiàn)途徑上有兩個(gè)主線，其一是經(jīng)濟(jì)性診斷操作指導(dǎo)，以經(jīng)濟(jì)性診斷為分析 手段，制定優(yōu)化運(yùn)行操作方案：其二是故障診斷操作指導(dǎo)，以故障診斷為分析手段，制定故障運(yùn)行對(duì)策和維修對(duì)策。前者在正常運(yùn)行中以提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性為目的，后者在發(fā)生故障時(shí)以降低損失和消除機(jī)組缺陷為目的。在實(shí)現(xiàn)方法上，兩主線的分析方法屬于不同研究領(lǐng)域，而操作指導(dǎo)則相對(duì)統(tǒng)一。經(jīng)濟(jì)性分析方法

20、中，性能指標(biāo)分析遵循一定的試驗(yàn)規(guī)程，目標(biāo)分析與 偏差分析目前己經(jīng)有比較成熟的研究成果可供借鑒，本文不再繼續(xù)研究。下面僅介紹故障診斷與操作指導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)方法概貌。1.故障診斷方法概述設(shè)備故障診斷的方法很多，根據(jù)數(shù)學(xué)模型的使用情況，基本上可分為兩類：基于數(shù)學(xué)模型的故障診斷方法和不依賴數(shù)學(xué)模型的故障診斷方法。1）基于數(shù)學(xué)模型的方法：基于數(shù)學(xué)模型的故障診斷技術(shù)的核心思想是用解析冗余取代硬件冗余。該方法實(shí)際上就 是利用被診斷過程的數(shù)學(xué)模型估計(jì)出系統(tǒng)輸出，然后與實(shí)際過程的輸出測(cè)量值進(jìn)行比較，從 而獲得故障信息。基于數(shù)學(xué)模型的故障診斷方法又有狀態(tài)估計(jì)方法和參數(shù)估計(jì)方法。A) 狀態(tài)估計(jì)方法實(shí)現(xiàn)分為兩步，首先需要形

21、成殘差，即采用觀測(cè)器或者濾波器的方法由數(shù) 學(xué)模型的狀態(tài)輸出與實(shí)際系統(tǒng)測(cè)量輸出的差值；然后進(jìn)行殘差評(píng)估，從殘差中提取故障特征進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障診斷。狀態(tài)估計(jì)基本方法通常有觀測(cè)器方法、濾波器方法和一致空間方法。B) 參數(shù)估計(jì)方法實(shí)現(xiàn)故障診斷的核心思想是由機(jī)理分析確定過程系統(tǒng)的模型參數(shù)和物理元部件之間的關(guān)系方程， 由實(shí)時(shí)辨識(shí)方法求得系統(tǒng)的實(shí)際模型參數(shù)，由和求解實(shí)際的物理元部件參數(shù)，將和的標(biāo)稱值進(jìn)行比較，從而確定系統(tǒng)是否故障及故障的程度?；跀?shù)學(xué)模型的故障診斷方法具有較強(qiáng)的理論背景，在能夠建立精確數(shù)學(xué)模型的情況 下，可得到可靠的診斷結(jié)論，但存在如下不足：A) 對(duì)模型精度要求高?；跀?shù)學(xué)模型的故障診斷方法關(guān)鍵

22、是建立較精確的數(shù)學(xué)模型，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)雜時(shí)，精確數(shù)學(xué)模型難以建立，從而限制了該方法的應(yīng)用。B) 故障檢測(cè)閥值確定問題。模型失配是不可避免的，即使系統(tǒng)工作正常，診斷算法的輸 出也不為零，因此必須設(shè)置最優(yōu)的故障檢測(cè)閥值，使誤診率和漏診率達(dá)到最佳平衡。而最優(yōu) 閥值的確定一直是一個(gè)棘手的問題。C) 非線性系統(tǒng)故障診斷不成熟。實(shí)際系統(tǒng)都是本質(zhì)非線性的，尤其是工作點(diǎn)變動(dòng)的系統(tǒng)， 基于小偏差理論的局部線性化模型不適用。而基于數(shù)學(xué)模型的方法在非線性故障診斷領(lǐng)域尚 不成熟，缺乏有效的參數(shù)估計(jì)方法和狀態(tài)依計(jì)器的設(shè)計(jì)方法。D) 計(jì)算量問題。當(dāng)系統(tǒng)較大時(shí)，數(shù)學(xué)模型較為復(fù)雜，尤其是規(guī)模大的非線性模型，診斷計(jì)算量過大，可能造成

23、實(shí)時(shí)診斷困難。E) 應(yīng)用條件的局限。除要求精確的數(shù)學(xué)模型外，狀態(tài)估計(jì)的方法需要知道噪聲的統(tǒng)計(jì)特 性并要求系統(tǒng)是可觀的或者部分可觀；參數(shù)估計(jì)方法要求有效的估計(jì)方法和被診斷系統(tǒng)的充分激勵(lì)，這在很多的場(chǎng)合難以滿足。2）不依賴數(shù)學(xué)模型的方法基于數(shù)學(xué)模型的診斷方法需要建立被診斷對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，在模型建立比較困難的情況 下，受到一定的限制。而不依賴數(shù)學(xué)模型的故障診斷方法，無(wú)需建立對(duì)象數(shù)學(xué)模型，適用范圍更為廣泛。該方法主要是基于直接測(cè)量信號(hào)的方法和基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的方法。A) 基于直接測(cè)量信號(hào)的故障診斷方法系統(tǒng)在正常工作的情況下，其輸出信號(hào)絕對(duì)值或者變化趨勢(shì)必然在一個(gè)合理的范圍內(nèi)變化。如果超出了這個(gè)合理的范圍，

24、那么系統(tǒng)必然處于非正常工作狀態(tài)。因此可以根據(jù)直接測(cè)量的信號(hào)幅度及其變化趨勢(shì)診斷過程故障，這是直接診斷的方法。系統(tǒng)的輸出信號(hào)在幅 值、相位、頻率及相關(guān)性上與故障源存在著某種關(guān)系，因此利用這種關(guān)系，即可從測(cè)量的輸 出信號(hào)中確定系統(tǒng)的故障，這是信號(hào)處理的方法。信號(hào)處理方法在旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)故障診斷中 應(yīng)用較多，如譜分析、FFT變換、小波變換等。B) 基于直接測(cè)量信號(hào)的故障診斷方法簡(jiǎn)單、實(shí)用、可靠，在工程中應(yīng)用廣泛。但是該方法 只有在故障發(fā)展到相當(dāng)?shù)某潭炔⒂绊懙酵獠刻卣鲿r(shí)才有效，而且只能對(duì)故障的范圍作出粗略的估計(jì)，大多數(shù)情況下不能直接定位故障。C) 基于智能技術(shù)的故障診斷方法工程實(shí)際中的復(fù)雜系統(tǒng)，其故障的

25、發(fā)生、發(fā)展與多種因索有關(guān)，故障的機(jī)理研究往往不 透徹，并且有些情況下非線性程度高、存在不確定性問題，精確的數(shù)學(xué)模型難以建立，因此 基于數(shù)學(xué)模型故障診斷技術(shù)的應(yīng)用受到一定限制。基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的故障診斷方法，可利用歷史經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，通過多種渠道獲得故障信息，不受數(shù)學(xué)模型的限制，因此基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的故障診斷技術(shù)成為當(dāng)前應(yīng)用研究的重點(diǎn)。目前，較常見的方法有專家系統(tǒng)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、 模糊數(shù)學(xué)方法以及各種綜合方法。D) 專家系統(tǒng)方法：專家系統(tǒng)是具有大量專門知識(shí)，并能運(yùn)用這些知識(shí)解決特定領(lǐng)域中 實(shí)際問題的計(jì)算機(jī)程序。完整的專家系統(tǒng)包括四部分：知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、知識(shí)獲取模塊和解 釋界面。知識(shí)庫(kù)存儲(chǔ)和管理各種知識(shí)。這

26、些知識(shí)以事實(shí)和規(guī)則的形式存儲(chǔ)起來(lái)。事實(shí)是短期信息，可以發(fā)生快速的變化。規(guī)則是長(zhǎng)期信息，相對(duì)穩(wěn)定。推理機(jī)是協(xié)調(diào)控制整個(gè)系統(tǒng)工.作的機(jī)構(gòu)或規(guī)則解釋機(jī)構(gòu)，它根據(jù)知識(shí)庫(kù)中的事實(shí)、規(guī)則，按一定的推理策略求解當(dāng)前的問題。 知識(shí)獲取模塊解決如何將各種信息轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可用的知識(shí)。解釋界面負(fù)責(zé)向用戶說明系統(tǒng) 如何進(jìn)行推理和如何得到結(jié)論的。專家系統(tǒng)具有故障定位迅速、顯式知識(shí)表示意義明確、邏輯推理嚴(yán)密、推理結(jié)果可靠、 推理解釋清晰等優(yōu)點(diǎn)，在故障診斷領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但專家系統(tǒng)存在知識(shí)獲取瓶頸、自適應(yīng)能 力差、沒有白學(xué)習(xí)能力、實(shí)時(shí)性差、邏輯推理組合爆炸等問題，從而限制了專家系統(tǒng)的實(shí)際 應(yīng)用。E) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法：人工神經(jīng)網(wǎng)

27、絡(luò)是由大量簡(jiǎn)單處理單元，以某種特殊拓?fù)浞绞较嗷ミB接而成的復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，它從微觀上對(duì)人腦的智能行為進(jìn)行描述。信息處理通過 各單元之間的大規(guī)模連接權(quán)值與作用函數(shù)的并行運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。信息存儲(chǔ)表現(xiàn)為神經(jīng)元之間分布 式權(quán)值聯(lián)系，學(xué)習(xí)表現(xiàn)為神經(jīng)元連接權(quán)值的動(dòng)態(tài)調(diào)整。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷的主要方式有基于征兆的診斷方式、基于測(cè)量信號(hào)的診斷方式、基于殘差生成的診斷方式、基于自適應(yīng)誤差補(bǔ)償?shù)姆绞降?。神?jīng)網(wǎng)絡(luò)方法與傳統(tǒng)信息處理方法相比在很多方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在具有很強(qiáng)的非線性表達(dá)能力，能夠以任意精度逼近任意非線性函數(shù)、分布式信息存儲(chǔ)與并行計(jì)算結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的容錯(cuò)性、強(qiáng)大的自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力增大了對(duì)環(huán)境變化的適

28、應(yīng)能力，在故障診斷領(lǐng)域的應(yīng)用研究一直是一個(gè)熱點(diǎn)。但是其缺點(diǎn)也很明顯，主要表現(xiàn)在：樣本的獲取困難。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)建立在大量樣本的基礎(chǔ)之上的，如果樣本匱乏且 分布不均，則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)很難有好的表現(xiàn)。而故障診斷領(lǐng)域的故障樣本獲取困難，而且分布不 均，嚴(yán)重影響了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷能力。經(jīng)驗(yàn)知識(shí)利用不便。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過對(duì)樣本的學(xué)習(xí)獲取知識(shí)，對(duì)來(lái)自實(shí)踐的寶貴經(jīng)驗(yàn)難以利用。診斷過程解釋困難。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息以權(quán)值形式存儲(chǔ)，這種隱式的知識(shí)不易理解。其 診斷過程類似“黑箱”，缺乏推理的解釋。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)分為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。F) 模糊理論方法：不確

29、定的、模糊的狀態(tài)、特征等在實(shí)際系統(tǒng)中普遍存在，模糊集合理論具有對(duì)不確定性的表達(dá)能力，因此可以用模糊集合理論處理故障診斷中不確定的、模糊 的問題。常用方式是模糊推理、模糊聚類、模糊綜合評(píng)判等。模糊推理一般用于建立模糊專 家系統(tǒng)，是模糊集理論與專家系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，其知識(shí)用模糊隸屬度表示、推理機(jī)釆用模糊 推理方法。模糊聚類可將模糊集分為不同水平的子集，由此判斷故障最有可能屬于的子集。 模糊綜合評(píng)判就是根據(jù)模糊關(guān)系矩陣R建立被診斷對(duì)象的特征集上的模糊矢量A與故障狀態(tài)集上的模糊矢量F之間的映射關(guān)系，即再根據(jù)判斷準(zhǔn)則大致判斷有無(wú)故障。模糊推理符合人類的思維過程，便于處理定性的知識(shí)，可用于不確定知識(shí)的表示。

30、模糊系統(tǒng)本身是非線性系統(tǒng)，具有強(qiáng)的非線性映射能力。模糊診斷方法適用于測(cè)量量較少且無(wú)法 獲得精確模型的系統(tǒng)。模糊方法最大的問題是模糊隸屬度的確定比較困難，同時(shí)，輸入量較 多時(shí)規(guī)則過多，造成模糊方法的計(jì)算量太大。 G) 綜合性方法：目前較為常見的是模糊專家系統(tǒng)和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是模糊數(shù)學(xué)同專家 系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的產(chǎn)物。應(yīng)用于故障診斷領(lǐng)域中的各種診斷方法和技術(shù)都有各自的優(yōu) 點(diǎn)，但是任何單一的診斷方法都有其局限性，必須合理綜合多種診斷方法，保留優(yōu)點(diǎn)，突破 局限，才能取得比任何單一方法更好的診斷效果。2.熱力系統(tǒng)故障診斷研究現(xiàn)狀與存在問題熱力系統(tǒng)故障診斷的研究是故障診斷技術(shù)在熱力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用研究，

31、借鑒多種故障診斷技術(shù)的研究成果，以解決實(shí)際中的熱力系統(tǒng)故障診斷問題。熱力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其非線性程度高，不確定性問題普遍存在，系統(tǒng)故障與多種原因有關(guān)，其故障診斷問題 目前巳有較多研究，但是仍存在較多難點(diǎn)。工程應(yīng)用中，熱力系統(tǒng)故障診斷仍然存在一些問題，離實(shí)際的要求還有一定的距離，在以下幾方面還需要繼續(xù)深入研究：1機(jī)理研究和知識(shí)積累問題。故障機(jī)理的研究和知識(shí)的積累是一項(xiàng)長(zhǎng)期的基礎(chǔ)工作，透 徹的故障機(jī)理和豐富而高質(zhì)的知識(shí)對(duì)故障診斷的準(zhǔn)確性具有決定性的作用，是建立和完善故障診斷系統(tǒng)的有效途徑。故障機(jī)理本質(zhì)上是深層知識(shí)的獲取，也屬于知識(shí)積累的重要內(nèi)容。 2）診斷系統(tǒng)可靠性問題。診斷系統(tǒng)的可靠性問題

32、直接影響診斷系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。故障診 斷的可靠性包括數(shù)據(jù)采集的可靠性、診斷方法的可靠性、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。其中引起診 斷失效的最主要的原因是數(shù)據(jù)采集的可靠性問題，其次是診斷方法，而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性 在工業(yè)應(yīng)用中相對(duì)最高。數(shù)據(jù)釆集不可靠會(huì)引起輸入數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致診斷失效或者錯(cuò)誤。解決問題的途徑之一是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和恢復(fù)，之二是構(gòu)造容錯(cuò)的魯棒診斷策略，這也 是本文的研究?jī)?nèi)容之一。3)多診斷方法的綜合利用。故障診斷方法頗多，各種方法具有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。對(duì)于復(fù)雜的熱力系統(tǒng)故障診斷，任何單一的故障診斷方法如果不結(jié)合其它方法的優(yōu)點(diǎn)，將在診斷 能力和診斷效果上受到局限。而采用多種方法綜合的混合故障診

33、斷技術(shù)，則可形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)， 達(dá)到提高診斷能力的效果。這一問題可以借助于信息融合技術(shù)來(lái)解決。4）系統(tǒng)集成問題。現(xiàn)代電站自動(dòng)化、信息化程度較高，一般都配備較先進(jìn)的電站信息系 統(tǒng)，尤其是電站廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）的建設(shè)，可為故障診斷提供豐富的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)支持，而故障診斷也是SIS的重要功能之一。釆用何種方式將故障診斷功能同電站性 能監(jiān)測(cè)的其它功能有機(jī)組織起來(lái)，與整個(gè)信息系統(tǒng)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，這就是診斷系統(tǒng)集 成問題。其中包括數(shù)據(jù)的集成、方法的集成、軟件的集成、硬件的集成等方面的內(nèi)界。3優(yōu)化運(yùn)行指導(dǎo)問題從圖1.1的結(jié)構(gòu)可以看出，操作指導(dǎo)部分接收分析診斷層的所有信息，根據(jù)這些信息進(jìn)行推理判斷

34、，從而給出指導(dǎo)意見，操作指導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)方案中，采用專家系統(tǒng)的方法比較常見，建立操作指導(dǎo)專家系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是建立操作指導(dǎo)知識(shí)庫(kù)。操作指導(dǎo)信息的來(lái)源有領(lǐng)域?qū)?家、運(yùn)行規(guī)程、理論分析和仿真試驗(yàn)。領(lǐng)域?qū)＜沂侵妇哂蓄I(lǐng)域?qū)ｉT知識(shí)和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的人， 通過各種交流方式獲取專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，將以語(yǔ)言方式的專家知識(shí)釆用一定的表示方式保存 于操作指導(dǎo)知識(shí)庫(kù)，供推理時(shí)使用。運(yùn)行規(guī)程是運(yùn)行人員進(jìn)行運(yùn)行操作的依據(jù)，涉及內(nèi)容廣 泛.所有的運(yùn)行操作必須符合運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定。運(yùn)行規(guī)程記載的內(nèi)容是操作指導(dǎo)知識(shí)庫(kù)的重 要來(lái)源，可直接將運(yùn)行規(guī)程的內(nèi)容按照需要編碼后存于操作指導(dǎo)知識(shí)庫(kù)。理論分析是從系統(tǒng) 的基本原理出發(fā)，采用解析的方式進(jìn)行分析

35、論證，從而獲得操作指導(dǎo)信息。仿真方法可以作 為操作指導(dǎo)信息的另一種來(lái)源，這是以機(jī)組的仿真模型為基礎(chǔ)的操作指導(dǎo)信息獲取方法，依 賴于仿真模型的正確性。操作指導(dǎo)作為性能分析、故障診斷的上層應(yīng)用，一般不獨(dú)立存在，而是與性能監(jiān)測(cè)、故障診斷系統(tǒng)相集成，成為性能監(jiān)測(cè)、故障系統(tǒng)的功能模塊。加拿Alberta大學(xué)基于實(shí)時(shí)智能多媒體系統(tǒng)INTEMOR實(shí)現(xiàn)操作指導(dǎo)，采用基于規(guī)則的推理以及案例推理，應(yīng)用于鍋爐系 統(tǒng)在線操作指導(dǎo)；日本Hitachi開發(fā)用于燃煤電站機(jī)組優(yōu)化啟停的模糊專家系統(tǒng)操作指導(dǎo) 系統(tǒng)；東南大學(xué)機(jī)組性能運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)(UPOSS)具有操作指導(dǎo)功能；山東電力科學(xué)研究院開發(fā)的600MW機(jī)組運(yùn)行操作指導(dǎo)系統(tǒng)

36、，包括經(jīng)濟(jì)性分析、故障診斷、啟停操作指導(dǎo)等 方面的內(nèi)容；華北電力大學(xué)開發(fā)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性在線監(jiān)測(cè)與操作指導(dǎo)系統(tǒng)；重慶大學(xué)釆用專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法開發(fā)了火電機(jī)組運(yùn)行指導(dǎo)系統(tǒng)。 第二章 熱力系統(tǒng)故障測(cè)試與信號(hào)處理§2.1 熱力系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)本節(jié)主要討論大型火電廠熱力系統(tǒng)中所涉及的信號(hào)檢測(cè)。一溫度檢測(cè)溫度測(cè)量?jī)x表按測(cè)溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。通常來(lái)說接觸式測(cè)溫儀表測(cè)溫儀表比較簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)量精度較高；但因測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)需要進(jìn)行充分的熱交，故需要一定的時(shí)間才能達(dá)到熱平衡，所以存在測(cè)溫的延遲現(xiàn)象，同時(shí)受耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很高的溫度測(cè)量。非接觸式儀表測(cè)溫是通過熱輻射原

37、理來(lái)測(cè)量溫度的，測(cè)溫元件不需與被測(cè)介質(zhì)接觸，測(cè)溫范圍廣，不受測(cè)溫上限的限制，也不會(huì)破壞被測(cè)物體的溫度場(chǎng)，反應(yīng)速度一般也比較快；但受到物體的發(fā)射率、測(cè)量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，熱工系統(tǒng)常用的溫度檢測(cè)儀表的分類如表2-1所示。 表2-1常用測(cè)溫儀表種類及優(yōu)缺點(diǎn)測(cè)溫方式 溫度計(jì)種類常用測(cè)溫范圍，優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)非接觸式測(cè)溫儀表輻射式輻射式4002000測(cè)溫時(shí)，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng)低溫段測(cè)量不準(zhǔn)，環(huán)境條件會(huì)影響測(cè)溫準(zhǔn)確度光學(xué)式7003200比色式9001700紅外線熱敏探測(cè)-503200測(cè)溫時(shí)，不能破壞被測(cè)溫度場(chǎng)，響應(yīng)快，測(cè)溫范圍大，適于測(cè)溫度分布易受外界干擾，標(biāo)定困難光電探測(cè)03500熱電探測(cè)2002

38、000接觸式測(cè)溫儀表膨脹式玻璃液體-50600結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確，價(jià)格低廉測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能記錄和遠(yuǎn)傳雙金屬-80600結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠精度低，量程和使用范圍有限壓力式液體-30600耐震，堅(jiān)固，防爆，價(jià)格低廉精度低，測(cè)溫距離短，滯后大氣體-20350蒸汽0250熱電偶鉑銠-鉑01600測(cè)溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制需冷端溫度補(bǔ)償,在低溫段測(cè)量精度較低鎳鉻-鎳鋁0900鎳鉻-考銅0600熱電阻鉑-200500測(cè)溫精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制不能測(cè)高溫,須注意環(huán)境溫度的影響銅-50150熱敏電阻-50300二壓力檢測(cè)壓

39、力測(cè)量原理可分為液柱式、彈性式、電阻式、電容式、電感式和振頻式等等。壓力計(jì)測(cè)量壓力范圍寬廣可以從超真空如133×10-13Pa直到超高壓280MPa。壓力計(jì)的品種繁多。因此根據(jù)被測(cè)壓力對(duì)象很好地選用壓力計(jì)就顯得十分重要。（1）就地壓力指示當(dāng)壓力在2.6Kpa時(shí),可采用膜片式壓力表、波紋管壓力表和波登管壓力表。如接近大氣壓的低壓檢測(cè)時(shí)，可用膜片式壓力表或波紋管式壓力表。（2）遠(yuǎn)距離壓力顯示若需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離壓力顯示時(shí)，一般用氣動(dòng)或電動(dòng)壓力變壓器，也可用電氣壓力傳感器。當(dāng)壓力范圍為140280MPa時(shí)，則應(yīng)采用高壓壓力傳感受器。當(dāng)高真空測(cè)量時(shí)可采用熱電真空計(jì)。（3)多點(diǎn)壓力測(cè)量進(jìn)行多點(diǎn)壓力

40、測(cè)量時(shí)，可采用巡回壓力檢測(cè)儀。若被測(cè)壓力達(dá)到極限值需報(bào)警的，則應(yīng)選用附帶報(bào)警裝置的各類壓力計(jì)。正確選擇壓力計(jì)除上述幾點(diǎn)考慮外，還需考慮以下幾點(diǎn)。1）量程的選擇 根據(jù)被測(cè)壓力的大小確定儀表量程。對(duì)于彈性式壓力表，在測(cè)穩(wěn)定壓力時(shí)，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的3/4；測(cè)波動(dòng)壓力時(shí)，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的2/3。最低測(cè)量壓力值應(yīng)不低于全量程的1/3。2）精度選擇 根據(jù)生產(chǎn)允許的最大測(cè)量誤差，以經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠的原則確定儀表的精度級(jí)。一般工業(yè)用壓力表1.5級(jí)或2.5級(jí)已足夠,科研或精密測(cè)量用0.5級(jí)或0.35級(jí)的精密壓力計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)壓力表。3）使用環(huán)境及介質(zhì)性能的考慮 環(huán)境條件惡劣，如高溫、腐蝕、潮濕、振動(dòng)等，

41、被測(cè)介質(zhì)的性能，如溫度的高低、腐蝕性、易結(jié)晶、易燃、易爆等等，以此來(lái)確定壓力表的種類和型號(hào)。4）壓力表外形尺寸的選擇 現(xiàn)場(chǎng)就地指示的壓力表一般表面直徑為100mm，在標(biāo)準(zhǔn)較高或照明條件關(guān)差的場(chǎng)合用表面直徑為200250mm的，盤裝壓力表直徑為150mm，或用矩形壓力表。三流量檢測(cè)流量計(jì)是指測(cè)量流體流量的儀表，它能指示和記錄某瞬時(shí)流體的流量值；計(jì)量表（總量表）是指測(cè)量流體總量的儀表，它能累計(jì)某段時(shí)間間隔內(nèi)流體的總量，即各瞬時(shí)流量的累加和，如水表、煤氣表等等。工業(yè)上常用的流量?jī)x表可分為兩大類。（1）速度式流量計(jì) 以測(cè)量流全在管道中的流速作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。如差壓式流量計(jì)、變面積流量計(jì)、電

42、磁流量計(jì)、漩渦流量計(jì)、沖量式流量計(jì)、激光流量計(jì)、堰式流量計(jì)和葉輪水表等。（2）容積式流量計(jì) 它以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)，如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、喬板式流量計(jì)和活塞式流量計(jì)等。通常容積式流量計(jì)具有較高的測(cè)量精度。四物位檢測(cè)在熱力系統(tǒng)測(cè)試中，常遇到大量的液體物料和固體物料，它們占有一定的體積，堆成一定的高度，把生產(chǎn)過程中罐、塔、槽等容器中存放的液體表面位置稱為液位；把料斗、堆場(chǎng)倉(cāng)庫(kù)等儲(chǔ)存的固體塊，顆粒、粉粒等的堆積高度和表面位置稱為料位；兩種互不相溶的物質(zhì)的界面位置叫作界位。液位、料位以及相界面總稱為物位。對(duì)物位進(jìn)行測(cè)量的儀表被稱為物位檢測(cè)儀表。物位測(cè)量的主要目的有

43、兩個(gè)：一是通過物位測(cè)量來(lái)確定容器中的原料，產(chǎn)品或半成品的數(shù)量，以保證連續(xù)供應(yīng)生產(chǎn)中各個(gè)五一節(jié)所需的物料或進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算；另一個(gè)是通過物位測(cè)量，了解物位是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，以便使生產(chǎn)過程政黨進(jìn)行，保證產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量和生產(chǎn)安全。物位測(cè)量?jī)x表的種類很多，如果按液位、料位、界面可分為：（1）測(cè)量液位的儀表：玻璃管（板）式、稱重式、浮力式（浮筒、浮球、浮標(biāo)）、靜壓式（壓力式、差壓式）電容式、電阻式、超聲波式、放射性式、激光式及微波式等（2）測(cè)量界面的儀表：浮力式、差壓式、電極式和超聲波式等；（3）測(cè)量料位的儀表：重錘探測(cè)式、音叉式、超聲波式、激光式、放射性式等。五煤量測(cè)試GM-BSC21型系列稱重式計(jì)量

44、給煤機(jī)在工作時(shí)，煤從儲(chǔ)煤倉(cāng)通過進(jìn)煤口煤閘門進(jìn)入給煤機(jī)，由計(jì)量輸送膠帶送到給煤機(jī)出煤口，經(jīng)過出煤口煤閘門進(jìn)入磨煤機(jī)，在計(jì)量輸送膠帶的下面裝有尺寸控制精確的稱重托輥，構(gòu)成稱重計(jì)量跨距，在稱重計(jì)量跨距中間安裝有一個(gè)與一對(duì)防爆稱重傳感器相連接的計(jì)量托輥。當(dāng)被輸送的煤通過該稱重計(jì)量跨時(shí)，稱重傳感器便產(chǎn)生一個(gè)與膠帶上的煤重量成正比的電信號(hào)，同時(shí)在主驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸端裝有速度器檢測(cè)器，將膠帶的速度以脈沖信號(hào)的形式送給演算調(diào)節(jié)器。煤的重量信號(hào)經(jīng)放大及A/D變換后，以數(shù)字形式送給演算調(diào)節(jié)器，這兩個(gè)信號(hào)經(jīng)過演算調(diào)節(jié)器處理，即可顯示出稱重式計(jì)量給煤機(jī)的瞬時(shí)給煤量和累計(jì)給煤量，其公式如下： W = d t = V (t)

45、d t式中：W (t)累計(jì)給煤量t / h ； q (t) 瞬時(shí)單位長(zhǎng)度膠帶上煤的重量t / h ； V (t) 瞬時(shí)膠帶輸送速度m / s 。ICS系列電子皮帶秤通過稱重傳感器支承的橋架和稱重托輥檢測(cè)皮帶上的物料重量，產(chǎn)生一個(gè)正比于皮帶載荷的電輸出信號(hào)；同時(shí)速度傳感器直接聯(lián)在主動(dòng)滾筒或大直徑的測(cè)速滾筒上，產(chǎn)生一系列脈沖信號(hào)，每個(gè)脈沖代表一個(gè)皮帶長(zhǎng)度，脈沖的長(zhǎng)度正比于皮帶速度，積算器將這兩種信號(hào)用積分方法，把皮帶速度和皮帶負(fù)荷（kg/m×m/s）進(jìn)行積算，并轉(zhuǎn)換成選定的工程單位，在顯示器上分別顯示出瞬時(shí)流量和累計(jì)重量六汽機(jī)本體安全監(jiān)視系統(tǒng)（TSI及MTSI）（1）電渦流測(cè)量探頭TSI

46、(MTSI)采用電渦流傳感器測(cè)量信號(hào)的有：轉(zhuǎn)速測(cè)量、軸向位移測(cè)量、脹差測(cè)量、軸振測(cè)量、偏心測(cè)量、鍵相測(cè)量，其測(cè)量原理如下：前置器接受監(jiān)測(cè)模件的-24VDC電壓，由前置放大器的振蕩器產(chǎn)生一個(gè)高頻電流(頻率為1MHZ)，當(dāng)高頻電流通過探頭頂端的線圈時(shí)，就產(chǎn)生了高頻電磁場(chǎng)，當(dāng)探頭接近金屬表面時(shí)，便在金屬表面上產(chǎn)生了感應(yīng)電流，即電渦流。根據(jù)楞次定律，電渦流也產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，其方向與原磁場(chǎng)方向相反，這兩個(gè)磁場(chǎng)迭加后就改變了原線圈的電抗，線圈電抗的變化與線圈到金屬導(dǎo)體的距離有關(guān)。當(dāng)探頭和所測(cè)金屬表面之間的距離發(fā)生變化時(shí)，前置放大器將線圈電抗的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化。此電壓為直流電壓，且在一定范圍內(nèi)和距離成

47、線性關(guān)系（L=f(d)）。由于前置放大器供給傳感器的是高頻電流，工作頻率高，所以探頭和前置放大器連接電纜的長(zhǎng)度不能超過一定數(shù)值(如9m)，因?yàn)檫B接電纜長(zhǎng)度過長(zhǎng)將產(chǎn)生較大的高頻衰減，降低測(cè)量的靈敏度。同時(shí)連接的高頻電纜是測(cè)量回路的一部分，高頻電纜的阻抗也有嚴(yán)格的要求。（2）速度傳感器TSI采用速度傳感器測(cè)量信號(hào)的有瓦振測(cè)量，其工作原理如下：傳感器由一個(gè)地震塊和一個(gè)由彈簧片支持的測(cè)量線圈組成。測(cè)量元件可在一個(gè)圓形永久磁鐵的磁場(chǎng)中移動(dòng)。傳感器的固有頻率在4-13Hz之間，取決于不同的傳感器型號(hào)。傳感器外殼振動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與振動(dòng)速度成正比的電壓信號(hào)。此信號(hào)即是測(cè)量信號(hào)。 （3）LVDT線性位移傳感器T

48、SI系統(tǒng)采用LVDT測(cè)LVDT線性位移傳感器即差動(dòng)變壓器，其作用是把油動(dòng)機(jī)活塞的位移（同時(shí)也是閥門的開度）轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，反饋到伺服卡（HSS03，與控制器來(lái)的信號(hào)作比較,其差值經(jīng)伺服卡轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電液伺服閥、油動(dòng)機(jī)直至主汽閥。當(dāng)主汽閥開度滿足了控制器的輸出后，伺服卡輸出為零，于是主汽閥處于新的穩(wěn)定位置。 LVDT是由一鐵芯桿與外殼組成，在外殼中有三個(gè)繞組，一個(gè)是初級(jí)線圈，由伺服卡（HSS03）提供約1.08-9VPP /1kHz的交流激勵(lì)電源，在中心點(diǎn)的兩側(cè)各有兩個(gè)次級(jí)線圈且反向連接，當(dāng)鐵芯在線圈內(nèi)移動(dòng)時(shí)，改變了空間的磁場(chǎng)分布，從而改變了初次級(jí)線圈之間的互感量M，當(dāng)初級(jí)線圈供給一定頻

49、率的交變電壓時(shí)，次級(jí)線圈就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，隨著鐵芯的位置不同，次級(jí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不同，這樣，就將鐵芯的位移量變成了電壓信號(hào)輸出。為了提高傳感器靈敏度改善線性度，實(shí)際工作時(shí)是將兩個(gè)次級(jí)線圈反串接，故兩個(gè)次級(jí)線圈電壓極性相反，于是 傳感器的輸出是兩個(gè)次級(jí)線圈電壓之差，其電壓差值（約1010V）與位移量成線性關(guān)系。當(dāng)鐵芯桿處于中間位置時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，則輸出為零，當(dāng)鐵芯與線圈有相對(duì)位移，則兩個(gè)兩個(gè)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不等，則有信號(hào)輸出。實(shí)際裝置中，外殼固定不動(dòng)，鐵芯通過杠桿與油動(dòng)機(jī)活塞連桿相連，這樣輸出信號(hào)可代表油動(dòng)機(jī)的位移，也就是閥門的開度。LVDT的輸出信號(hào)具有凸輪特性，當(dāng)油動(dòng)機(jī)活

50、塞移動(dòng)到某一定的位置后，再將調(diào)節(jié)信號(hào)增大后，油動(dòng)機(jī)活塞的位移和閥門開度增加較小，使進(jìn)汽量增加也小，正如凸輪旋轉(zhuǎn)到靠近圓弧段一樣，只需在LVDT端單位長(zhǎng)度中增加繞組數(shù)實(shí)現(xiàn)，這樣設(shè)計(jì)成的LVDT產(chǎn)生的位移信號(hào)不再是線性的，不再正比于油動(dòng)機(jī)位移，因此，當(dāng)油動(dòng)機(jī)進(jìn)入凸輪效應(yīng)影響范圍時(shí)，其反饋信號(hào)增加相對(duì)減小，使得DEH控制器來(lái)的信號(hào)與反饋信號(hào)比較時(shí)不為零，即伺服卡一直有輸出，使得油動(dòng)機(jī)繼續(xù)位移，知道極限位置，凸輪開始位置可調(diào)，也即油動(dòng)機(jī)極限位置可調(diào)。LVDT線性位移傳感器也用在汽輪機(jī)的絕對(duì)膨脹測(cè)量上，其工作原理如下：由MMS6410模件給就地傳感器提供4VDC的電源，此電壓通過就地傳感器內(nèi)的振蕩器振蕩

51、為一高頻電壓信號(hào)施加給LVDT初級(jí)線圈，當(dāng)絕對(duì)膨脹值改變時(shí)，LVDT鐵芯與線圈之間有相對(duì)位移，則LVDT次級(jí)線圈的電壓值也發(fā)生改變，此電壓值也是一高頻電壓，通過傳感器內(nèi)的解調(diào)器解調(diào)成0-2.5VDC的電壓值送回MMS6410模件。七飛灰含炭量測(cè)量裝置裝置采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)取樣器，自動(dòng)等速地將煙道中的灰樣收集到微波測(cè)試箱取樣管中并自動(dòng)判別收集灰位的高低。當(dāng)收集到足夠的灰樣時(shí)，系統(tǒng)通過微波諧振技術(shù)，根據(jù)飛灰中未燃盡的碳和其它微粒物質(zhì)對(duì)微波不同的吸收特性，分析確定飛灰中碳的含量，其測(cè)量的信號(hào)經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)預(yù)處理后傳送到電控單元，再經(jīng)主機(jī)單元作進(jìn)一步處理，存儲(chǔ)、顯示含碳量的參數(shù)曲線。已分析完的灰樣根據(jù)主機(jī)程

52、序中的設(shè)置命令，可以自動(dòng)排放回?zé)煹阑虼娣诺绞栈胰萜饕员銓?shí)驗(yàn)室化驗(yàn)，然后進(jìn)行下一次飛灰含碳量的測(cè)量。八氧量測(cè)量氧化鋯氧量分析儀。其檢測(cè)器可直接插入煙道內(nèi)，不用抽氣泵和參比氣。變送器采用單片微機(jī)作核心，進(jìn)行爐溫控制和數(shù)據(jù)處理，用三位數(shù)碼管顯示被測(cè)煙氣的氧含量，用液晶顯示器和鍵盤實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能，并能輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。煙氣中的富氧量是考察燃燒系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)。九爐管泄漏測(cè)量利用安裝在每臺(tái)鍋爐爐膛水冷壁、過熱器、再熱器、水平煙道、尾部豎井及鍋爐大包內(nèi)的多個(gè)傳感器采集爐內(nèi)各種聲音信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)快速傅立葉變換技術(shù)分析得到爐內(nèi)聲信號(hào)頻譜，并以棒形圖顯示；通過對(duì)噪音強(qiáng)度、頻譜特征及持續(xù)時(shí)間的計(jì)

53、算分析，判定爐管是否泄漏及泄漏的程度。測(cè)量系統(tǒng)功能：（1）鍋爐爐管泄漏自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在所供機(jī)柜上進(jìn)行集中監(jiān)視，并能通過鍋爐爐管泄漏自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與SIS通訊，將有關(guān)重要信息在SIS站顯示和報(bào)警；（2）鍋爐爐管泄漏自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)鍋爐受熱面、管道泄漏進(jìn)行監(jiān)視，在顯示器上應(yīng)能以棒狀圖、頻譜圖、模擬圖等形式，顯示各點(diǎn)傳感器的信號(hào)和在爐本體上的分布。并能以不同的顏色實(shí)時(shí)顯示各點(diǎn)的正常運(yùn)行、報(bào)警、故障的狀態(tài)。通過對(duì)檢測(cè)到的聲音強(qiáng)度、頻率和持續(xù)時(shí)間的分析及判斷，發(fā)現(xiàn)、定位和顯示鍋爐的泄漏點(diǎn)，根據(jù)趨勢(shì)圖監(jiān)視其發(fā)展和變化；（3）系統(tǒng)應(yīng)能記錄泄漏點(diǎn)至少90天發(fā)展趨勢(shì)，單點(diǎn)瞬時(shí)采樣時(shí)間為1s，為運(yùn)行人員判斷鍋爐運(yùn)行

54、狀態(tài)提供依據(jù)。§2.3 信號(hào)的數(shù)字濾波技術(shù)及其它處理方法1 一般信號(hào)的定義與分類1. 信號(hào)的定義信息（INFORMATIOM)，信息定義為事物運(yùn)行的狀態(tài)和方式；信號(hào)(SIGNAL)，信號(hào)定義為信息的載體。2. 信號(hào)的分類根據(jù)信號(hào)發(fā)生的過程（時(shí)間歷程）的特征，可分為確定性信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)（非確定性信號(hào)）。 表1常見信號(hào)的分類與處理方法確定性信號(hào)隨機(jī)信號(hào)信號(hào)周期信號(hào)非周期信平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)正弦周期信號(hào)復(fù)雜周期信號(hào)。準(zhǔn)周期信號(hào)瞬變信號(hào)各態(tài)遍歷非各態(tài)遍歷有效的信號(hào)處理技術(shù)譜分析，F(xiàn)FT、時(shí)間序列法譜分析，F(xiàn)FT、時(shí)間序列法譜分析，F(xiàn)FT、時(shí)間序列法短時(shí)FFT、GABOR、小波分析譜分

55、析、時(shí)間序列法、FFT短時(shí)FFT、GABOE變換、小波分析2 信號(hào)的非線性補(bǔ)償技術(shù)在設(shè)計(jì)、制造和使用檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備時(shí)，總是希望系統(tǒng)的輸入和輸出量是線性關(guān)系，這樣得到的刻度方程是線性方程。均勻的刻度不但使讀數(shù)看起來(lái)清楚、方便，而且使系統(tǒng)在整個(gè)刻度范圍內(nèi)靈敏度一致，尤其是工業(yè)生產(chǎn)過程用的是電動(dòng)單元組合式系統(tǒng)，由于單元之間用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)聯(lián)系，要求單元系統(tǒng)的輸入輸出特征必須是線性的。但是，實(shí)際上在汽輪機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)裝置中的組合環(huán)節(jié)中，往往存在非線性環(huán)節(jié)，特別是傳感器的輸出量與被測(cè)物理量之間的關(guān)系，絕大部分是非線性的。造成非線性原因主要有二個(gè)方面：一是由于許多傳感器的轉(zhuǎn)換原理并非線性，如在溫度測(cè)量中，熱電阻及熱電

56、偶與溫度的關(guān)系是非線性關(guān)系；二是由于所采用的測(cè)量電路的非線性，例如：測(cè)量熱電阻用四臂電橋，電阻的變化引起電橋失去平衡，出現(xiàn)的輸出電壓與電阻之間的關(guān)系為非線性。對(duì)于這類問題的解決，在模擬指示系統(tǒng)中一般采用下述三種方法： 減小測(cè)量范圍，即取非線性中的一段，以近似值指示； 指示系統(tǒng)采用非線性刻度； 增加非線性補(bǔ)償環(huán)節(jié)，亦稱線性化器，常用的線性化器有：1) 采用模擬電路，如二級(jí)管陣列式開方器、各種對(duì)數(shù)、指數(shù)、三角函數(shù)、運(yùn)算放大器等，這種方法用得最久，但實(shí)現(xiàn)高精度校準(zhǔn)難度較大；2) 采用數(shù)字電路。如數(shù)字控制分段校正，非線性 A/D 轉(zhuǎn)換器等，能獲得較高的精度；3) 利用微型機(jī)運(yùn)算功能。前兩者補(bǔ)償屬硬件補(bǔ)

57、償，不但成本高，電路也復(fù)雜，而且有些補(bǔ)償極為困難甚至不可能的。在微機(jī)化的系統(tǒng)中，用軟件方法實(shí)現(xiàn)，不必增加特殊的硬件結(jié)構(gòu)，通過程序便可進(jìn)行傳感器信號(hào)的線性化處理。1. 開環(huán)式非線性補(bǔ)償法所謂開環(huán)式非線性補(bǔ)償就是把一個(gè)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償環(huán)節(jié)（即線性化器）串接到測(cè)量電路中，從而使整個(gè)汽輪機(jī)診斷系統(tǒng)的輸入與輸出特性獲得線性關(guān)系。被測(cè)量 x 經(jīng)傳感器變換成電量 U1，一般是非線性關(guān)系，U1經(jīng)線性放大器放大，U2與 x 仍為非線性關(guān)系。若在放大器后引入線性化器，利用線性化器本身的非線性特性來(lái)對(duì)傳感器的非線性特性進(jìn)行補(bǔ)償，從而使整個(gè)系統(tǒng)的輸出量 Usc與輸入量x 之間具有線性關(guān)系。2.線性插值法實(shí)現(xiàn)線性化 線性插值法原理假設(shè)某傳感器特性 y=f（x）為非線性曲線。因此，當(dāng)已知某一輸入值 xi，求出相應(yīng)的輸出 yi并非容易之事，為使問題簡(jiǎn)化起見，可把該曲線按一定的精度要