大型发电机状态监测与故障诊断方法研究

1、中国矿业大学信息与电气工程学院毕业设计 (论文)开题报告设计（论文）名称:大型发电机状态监测与故障诊断方法研究 毕业设计起止时间： 2016年2月29日6月15日(共17周)学生姓名： 学号： 专 业： 班级: 指导教师： 报告日期： 填 写 要 求1、 开题报告作为毕业设计（论文）工作领导小组审查学生能否承担该毕业设计（论文）课题、是否按时完成工作进度和能否具有答辩资格的依据材料之一，并接受学校检查。2、 本报告应在毕业设计（论文）指导教师指导下，由学生本人独立撰写，并于第九学期前三周内完成。3、 学生须在小组内进行报告，并进行讨论。4、 本报告内容必须按统一设计的电子文档标准格式打印，经指

2、导教师签署意见及系部审查后生效。5、 学生查阅资料的参考文献应不少于8篇（不包括词典、手册）。6、 有关年月日等日期的填写，应按照国标GB/T7408-94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定，一律用阿拉伯数字书写（如“2012年3月26日”或“2012-3-26”）。1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势：现代电力系统中发电机的单机容量越来越大，大型发电机在电力生产中处于绝对主力位置，同时大型发电机由于造价昂贵，结构复杂，一旦遭到破坏，需要的检修期长，因此要求有很高的运行可靠性。就我国目前的缺电，用电紧张的状况而言，发电机的年运行小时数和满负荷率都较以往高出很多，备

3、用容量很小的情况下，其运行可靠性显得尤为重要和突出，因此对大型机组进行故障监测与诊断，做到早期预警以防止事故的发生或扩大具有重要的现实意义。大型发电机的监测与故障诊断是电工领域内一个重要的研究课题，最近几十年世界很多国家开展了在线监测和诊断技术的研究，并逐步推广应用。自20 世纪80 年代以来的国际大电网(CIGRE)历届年会中，发电机的故障检测和诊断列为SC11(旋转电机)委员会的中心议题之一。通常对发电机的“监测”与“诊断”在内容上并无明确的划分界限，可以说监测的数据和结果即为诊断的依据。监测利用各种传感器在电机运行时对电机的状态提取相关数据。故障诊断使用计算机及其相应智能软件，根据传感器

4、提供的信息，对故障进行分类、定位，确定故障的严重程度并提出处理意见。因此状态监测和故障诊断是一项工作的两个部分，前者是后者的基础，后者是前者的分析与综合。电机状态监测技术可帮助运行维护人员摆脱被动检修和不太理想的定期检修的困境，按照设备内部实际的运行状况，合理地安排检修工作，实现所谓“预知”维修。这样既可避免由于设备突然损坏，停止运行带来的损失，又可充分发挥设备的作用。国内外的研究进展：汽轮发电机组的状态监测与故障诊断技术是近年来国内外发展较快的一门新兴学科，它不仅在理论上有了很大的突破，而且不断转化为技术投入到实际的项目应用中，状态监测与故障诊断技术主要是建立在对故障机理研究的基础上的，在技

5、术发展中它大致经历了两个主要的阶段: 第一阶段是以计算机技术和传感器技术和动态测试技术为基础，主要集中在故障机理和诊断方法的研究等，它是以信号处理技术为手段的常规振动监测技术发展阶段; 第二个阶段是随着信息高速公路的发展和人工智能技术的应用，在此基础上发展起来的网络化和智能化振动监测与诊断阶段，在第一阶段，汽轮发电机组状态监测与故障诊断技术在国外的研究是基于对故障机理分析进行的，日本的白万博自六七十年代以来发表了大量的故障诊断文章，积累了丰富的现场故障处理经验，并进行了理论上的研究， 90年代以后，故障机理和诊断技术的研究发展非常迅速，人们使用机组或故障的数学模型进行故障诊断，先对研究对象或机

6、械故障建立有关的数学模型，然后根据数学模型进行故障诊断，这种方法可以用来预测信号和估计非测量的状态变量和过程参数和其它的过程特性，在诊断方法上，对于故障诊断主要采用振动分析诊断法，温度分析诊断法，压力分析诊断法，油液分析诊断法以及统计诊断方法，状态空间分析诊断法&模糊诊断方法等。在这几种诊断方法中，振动分析法是汽轮机组故障诊断的主要方法，并且今后对振动分析的理论研究将会更加的深入，振动分析法有许多种，如 X5LS+NS 变换，现代谱分析，高阶统计量和小波分析等，目前己经成功地应用在各个企业的故障诊断系统中， 汽轮机组状态监测与故障诊断技术融合并吸收了大量的现代科技成果，各种先进理论和方法和技术

7、在故障诊断领域中都找到了用武之地。我国对于汽轮机组状态监测与故障诊断技术的理论和系统研究起步较晚，但是发展很快，总体说来，我国汽轮机组故障诊断理论研究一直紧跟国际先进水平，但实际应用存在较大差距。目前，我国的有关工厂正在从对汽轮机组的振动进行巡回检测和定期检测及停机检修状况过渡到对机组进行长期连续监测，实现对机组的振动信号进行实时在线状态监测和故障分析，进而逐步发展成网络化和智能化故障诊断专家系统，取得了很大的经济效益。发电机组的状态监测和故障诊断的发展趋势：综合比较国内外研究开发的各种性能的状态监测系统，预计在今后几年内，随着传感器和测试技术，计算机硬软件技术和通讯技术，人工智能技术等先进技

8、术的发展，我国发电机组的状态监测和故障诊断技术的发展趋势是:理论研究的进一步深入以及诊断手段的多样化诊断理论研究一直走在实践的前面，但由于汽轮机组本身的复杂性，汽轮机组许多故障原因和机理至今仍然不是十分清楚，因此诊断理论研究会进一步深入，诊断方法日益多样化，振动分析法，温度分析法，油液分析技术和声学诊断法是最为常见的4 种方法，在汽轮机组在线状态监测与故障诊断系统中，振动分析法和温度分析法是较为成熟的，也是应用最为广泛的方法，油液分析技术通常在离线状态监测中发挥着重要作用，声学分析技术在盲源分离理论和技术日趋成熟后，也会在故障诊断中发挥越来越重要的作用，其它分析方法如无损检测技术等也会不断发展

9、。2、本课题有待解决的关键问题：、以同步发电机为研究对象，在充分了解同步发电机结构特点和工作机理的基础上，分析同步发电机稳态工作时的各种故障以及故障产生的原因。、针对同步发电机各种主要故障，对同步发电机故障诊断方法进行研究，为同步发电机故障诊断提供理论支持。、在概况同步发电机故障诊断方法及常见故障机理分析的基础上，建立同步发电机数学模型，得出相应的故障特征量表达式，进行仿真分析故障情况，并通过实例数据进行方法验证。分析比较各种方法的准确性及可行性。 3、本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析：、查阅相关文献，了解当大型同步发电机故障诊断方法的研究进展，获取当前主流的故障诊断方法，这个通过自

10、己查阅文献就可以做到。、查阅相关文献，通过指导老师答疑，搞清楚同步发电机故障诊断的方法原理，建立同步发电机数学模型，进行仿真分析故障电气参数，这部分工作需要有指导老师的帮助；、通过实验数据分析来验证故障诊断方法的可行性，同时对各个诊断方法做出比较。4、毕业设计（论文）工作计划及进度安排：、第13周，经过查阅文献，分析题目，清楚自己的毕业设计题目是什么，要做什么，怎么做，从大体上把毕业设计的工作作出安排，完成开题报告。、第46周，把本课题中关键问题中的前两个解决，即充分了解同步发电机结构及工作原理，概括同步发电机常见故障及故障诊断方法及原理。与此同时，进行外文文献的翻译工作。、第710周，完成最核心的部分，建立同步发电机数学模型，对