畢業(yè)答辯-330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)研究

2018年畢業(yè)論文答辯330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)研究學(xué)生：班級：機械141學(xué)號：一、本課題的主要研究內(nèi)容●研究意義：通過有效的故障診斷對汽輪機設(shè)備進行相應(yīng)的維護維修，對保證其安全、可靠性持續(xù)運行具有重要意義。●研究方向：如何對汽輪機故障做出快速、準(zhǔn)確、有效的診斷?！裱芯糠椒ǎ翰捎萌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究方法?！裱芯窟^程：以MATLAB軟件為開發(fā)平臺，設(shè)計開發(fā)了330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)?！裣到y(tǒng)介紹：該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對汽輪機振動信號采集、信號濾波去噪、信號FFT處理、時頻域分析、故障數(shù)據(jù)提取、故障數(shù)據(jù)文件讀取、利用BP網(wǎng)絡(luò)和Elman網(wǎng)絡(luò)進行故障診斷、顯示診斷結(jié)果和故障診斷類型?！裱芯拷Y(jié)果：通過十組測試數(shù)據(jù)對該汽輪機故障診斷系統(tǒng)進行試驗驗證，結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確、有效的診斷。二、本課題研究完成的內(nèi)容

1.系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，輸入層、隱含層、輸出層的設(shè)計，激活函數(shù)、訓(xùn)練函數(shù)的選擇，算法流程圖等。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計：系統(tǒng)硬件組成，傳感器、前置器、信號調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡、工控機等。汽輪機軸系振動測點的傳感器位置示意圖。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計：安全登錄模塊、信號采集模塊、信號模擬模塊、時頻域分析模塊、BP網(wǎng)絡(luò)診斷模塊、Elman網(wǎng)絡(luò)診斷模塊。故障診斷系統(tǒng)流程圖。編寫系統(tǒng)程序清單。4.系統(tǒng)試驗驗證：訓(xùn)練樣本、目標(biāo)輸出、測試樣本、診斷結(jié)果、誤差分析、模式識別率和準(zhǔn)確率。1.系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)果模型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型圖Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型圖1.系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)輸入層神經(jīng)元節(jié)點數(shù):9個隱含層神經(jīng)元節(jié)點數(shù):22個輸出層神經(jīng)元節(jié)點數(shù):10個不同節(jié)點數(shù)誤差曲線圖激活函數(shù)：輸入層采用tansig()函數(shù)，隱含層采用logsig()函數(shù)，輸出層采用純線性的purelin()函數(shù)。1.系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)四種訓(xùn)練函數(shù)的收斂曲線traingd函數(shù)traingdm函數(shù)traingdx函數(shù)trainlm函數(shù)1.系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)四種訓(xùn)練函數(shù)的比較

通過比較，系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練函數(shù)選擇trainlm函數(shù)。

函數(shù)traingd函數(shù)traingdm函數(shù)traingdx函數(shù)trainlm函數(shù)均方誤差0.05990.06760.0009990.000987訓(xùn)練時間4s4s1s1s訓(xùn)練步數(shù)1000100017661.系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法流程圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的算法流程圖三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)2.系統(tǒng)硬件設(shè)計信號采集系統(tǒng)的組成汽輪發(fā)電機組振動信號采集系統(tǒng)硬件組成圖三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)2.系統(tǒng)硬件設(shè)計三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)2.系統(tǒng)硬件設(shè)計三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)2.系統(tǒng)硬件設(shè)計瓦振測量傳感器：AD100-1H壓電式加速度傳感器AD100-1H圖優(yōu)點：靈敏度高、穩(wěn)定性好、重量輕、頻響快三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)2.系統(tǒng)硬件設(shè)計軸振測量傳感器：HZ-891XL電渦流位移傳感器傳感器HZ-891XL圖優(yōu)點：靈敏度高、互換性誤差小、線性量程寬、基本不受介質(zhì)影響，適用于一些非接觸測量場合三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)2.系統(tǒng)硬件設(shè)計前置器：與HZ-891XL電渦流位移傳感器匹配的前置器HZ-891XL圖

被測金屬導(dǎo)體與探頭之間發(fā)生相對位移，產(chǎn)生電渦流效應(yīng)，使得探頭的參數(shù)發(fā)生改變，前置器就能產(chǎn)生和探頭參數(shù)成一定線性變化的電信號三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)2.系統(tǒng)硬件設(shè)計信號調(diào)理器：選擇與AD100-1H壓電式加速度傳感器匹配的XK343L-8通道信號調(diào)理器XK343L-8通道信號調(diào)理器圖

它為壓電式加速度傳感器線圈提供24VDC、4mA恒流電源；將電路中的直流部分去除；增益范圍在[1,100]內(nèi)；頻率在1-100kHz；并行輸出BNC插座。三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)2.系統(tǒng)硬件設(shè)計數(shù)據(jù)采集卡：PCI8757數(shù)據(jù)采集卡阿爾泰PCI數(shù)據(jù)采集卡PCI8757圖優(yōu)點：非線性誤差小、系統(tǒng)測量精度高、脈沖和邊沿均可觸發(fā)、工作可靠、穩(wěn)定性好、誤差小、不受周圍介質(zhì)影響，差分式模擬量的輸入保證了信號采集的有效性

三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)2.系統(tǒng)硬件設(shè)計工控機：嵌入式平板電腦PPC-151Q嵌入式平板電腦PPC-151Q圖優(yōu)點：適合用于復(fù)雜、干擾嚴(yán)重的場合，工作穩(wěn)定可靠，人機界面良好三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計汽輪軟件系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計安全登錄模塊設(shè)計三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計汽輪機故障診斷系統(tǒng)主界面三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計信號采集系統(tǒng)硬件和濾波去噪模塊三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計巴特沃斯濾波去噪三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計FIR濾波去噪三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計移動平均濾波去噪三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計中值濾波去噪三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計維納濾波去噪三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計自適應(yīng)濾波去噪三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計小波濾波去噪三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計振動信號模擬模塊三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計時頻域分析模塊三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計幅值分析模塊三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計BP網(wǎng)絡(luò)故障診斷模塊三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計Elman網(wǎng)絡(luò)故障診斷模塊三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計故障診斷系統(tǒng)流程圖三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)4.系統(tǒng)試驗驗證訓(xùn)練樣本：90組目標(biāo)輸出如下：三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)4.系統(tǒng)試驗驗證測試樣本：10組，如下4.系統(tǒng)試驗驗證三、330MW熱電汽輪機故障診斷系統(tǒng)診斷結(jié)果第1組：不平衡第2組：氣動力偶第3組：不對中第4組：油膜渦動第5組：轉(zhuǎn)子徑向碰磨第6組：共生松動第7組：推力軸承損壞第8組：喘振第9組：軸承座松動第10組：不等軸承剛度1.trainlm函數(shù)訓(xùn)練時間較短、均方誤差不大、訓(xùn)練步數(shù)很少，能夠適應(yīng)和調(diào)整學(xué)習(xí)速率并增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練的速度和精度。四、結(jié)論2.七種濾波方法中小波濾波效果非常不錯。3.BP網(wǎng)絡(luò)比Elman網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練所需步數(shù)少，收斂