发动机健康监控系统

1、发动机健康监控系燃气渦轮发朗祀足以连绩流动的气体为工氐将燃料的热能转变为有H功的动力矶械"它已齐民用趾空.宅用航瞬和工业屮得到广泛应用乜发劲机扯朋监控系统是发动机状态监控和故障诊断的集成应用平台包擂f故障诊斷.滑汕赖粒他毓动监控*数拯融合、维修像障系统灼多个P系统.故障诊斷是指对系统某种功能先调或性能鋭化偵因的判断，韋握故障发生湍位及氏严璽程度"葩若靛幼肌技术的不噺发展，为了視高发功机的女全性、可靠性和可用性发动机健廣监控（EHM系统的瞬究已经成为燃气轮机领填的直要研究方向.厅先*rt!i-«气轮机结构复朵*HH.I作任髙湍、乱局譎速庭转和大应力的懇劣工作坏垃中，

2、rt-K胳个寿命周期内发半机械故障和P路叙障在所媼如匚这就翌求用户要及时了解发动机运行情况.保证发动机奇效安全运行。发动机ftt康监控系统结合口动数据采蚩系缙和轲隧诊断技术，大人提崙了燃冗轮乩运行的安全性.盟绝重丈曲叔的发生.英次，发动机储展监控系统是实现“以可菲性为中匕槨和“视情细护"的绅修思崽的必嘎询幄"由谨气轮机是薛迄行成本的动力机械如何他防发动机机障停牟及曲低成本的性能恢境直是人们火注的條点“其中维修方式的改进带来巨大统济利益“传统的矩期绯护是備防堆护方式,具何自H性.无法解决炭动机早期故障和尽可能延K运住时何：为了革除传统錐护方式的弊端,人们提出视情维护的预测维修

3、方式口觇惜维护是根据发动机的健康状吉.确定绯修人纲对发动机边行相脱的维护°昭控发纳机促爆帖况址视情维护的必翌T段.龍霸有效地降低燃代轮机佚用与运营费用亠堪后，发动机健康监控系统运用务解技术乎段.对號动机进行性能评估*预测故障发展，保证发动机的可用性.它的使用，有利于企业安排维护计划，降低运行戚本和风险“岳力常用的惟康监控技术包描；展F性能分折的故障诊撕*悄油系统监控系统、振动信号监払計礼檸九瞬态参数监视籾声音信号监控等叫英中基于件能分析的故障诊断系统能检测发动机部件蜕化，而振动信号监控系统结合孔探和无损探伤技术/卫能检测出叶片的细微裂痕竽故障。结合这些故隔检测结果和工程经验,发动机用

4、户能够在适当时机对发动机进行维修，避免了由尸任由微小故障发展所引发的昂贵的发动机损坏“从总体结构匕讲，个典型的发动机监拎系统包括以卜几个子系统：旱尸机理模吃的故障诊断和数据融介系图I.】发动机监控系统的投帥报发动机健康监控系统能够提高发动机可掘性，避免非必要的停车，从而提庙生产效率和安全性"因而采用最先进的发动机健压腔控系统.能够让用户也好地分析发动机数抑;，更耕确地了解当前发动机状况。茯而，当采用复杂程度很高.第数采集量很大的监控系统时.我们必须考察其经济性.如图1.】所示,文献2指出当发动机他康监控系统过复杂时，对监控系统的投蚩可能收不网成札KuILh'Z用J'复

5、杂的健康监控系统的燃气轮机会降低熬个系统的可龍竹0。W而健康监控系统的规模和艾杂度必须根据生产需復进行选择”罗罗公司址新的瑞达900阮空发动机采用实时机戏健廉监控系统，虞健康监控系统设计真庄做到吊身定做。该电f的发动机监控单元(EMU)和发动机控制单尤(ECU)结介佗-起。采用的机城系统能够匹杞各台发动机，便得监控系统能更好检測发动机十前他康状况。它能实时地进行发动机件能分析.发动机振动监视、滑汕颗粒物监视.风威平衡监视、功能性故障检测和控制系统监视等。阳I.2瑞达900发幼机监捽单元卜M如图1.2所承机戏监控单兀不仅能进行复朵的实时分析，还采集片储心大量的发动机数据.这些数抑:流传输到地血站

6、系统.地面系统能够进行更除入数据分析得出維修警报.故障诊断.性能预报和提供畢修计划.值得提的是,该系统中包括了采用口期神经网络的气路故障诊期系统，以及采用参数趋势分析和贝叶斯统计分析(Bayesianstatisticalanalysis)技术的性能预测。1.2本文研究内容1.21问题定义燃气轮机是一种复杂的机械系统.它由以下两大部分组成:(1)气路部件,包括爪气机、燃烧卷燃气涡轮等”(2)附屈系统.包括控制系统.点火系统，燃油系统等"发动机故障町施出现在这堂部件或附属系统中-股而言,发幼机附展系统HfffU好的e维护件和絞如的维修周期"发动机附屈系统很多屈尸快速史换件(Q

7、EC),世换或维修时间一般控制在儿个小时内。同时，随着传感器技术和电产捽制器的不断发展，发动机控制等系统能够采取物理或解析冗余提庇系统可用性。因而如图1.3所示,虽然发动机附属系统有相对较窩的故障率，但是这些附屈系统引起的发动机停乍率却相对耍小很多相反地，燃气轮机气路部件如然具有较髙的可卷性，但是其一H失效，将会严亜影响发动机的可用性气路故障诊断系统能够为断气路部件性能蜕化状况，保证了视悄维护.囚此只片很简的应用价值和車大现实意义3030252015106O图】.3发幼机*子系统的故障率和柠牟聿比较发动机气路故障诊断方法大致可分为以F三种：基于线性模勿的小偏避故障方程法、皋尸非线性的稳态模型方

8、法和卑F人工智能的方法（叫其中人工智能厅法包括人工呻经网络.F家系统、模刪逻轴笠在气路故障诊断中得到广泛应用.木文在第一.萃将对族种气路故障诊断技术冇更深入得论述。文献3认为人I神经网络在气路故障诊断中具有良好的工程应用曲杲.本文采用模块化人工神经网络系统，既组介多个网络分别完成对气路枚砾的诊斯、分类、评估，形成模块化的神经网络系统.人神经网络作为人智能最活跃的研究应用领域Z,己被广泛W用F模式讲别，过程控制和数据挖剎等。木文将人工神绅网络技术应用于发动机气路故障诊断中,运用面向对象方法,提高诊斷软件的模块化程度,使软件更易维护和扩展木文上要就燃气轮机的气路故障进行分析仿真，并采用模块化的人工

9、神经网络对故障数据进行分析处理，最后使用训练好的神经网络根摞发动机数据汁猱气路故障部件的性能址偸差。122研究内容和章节安排本文以发动机气路故障诊断技术的丄程应用为线索，主耍就以卜儿方血开展研究工作：（1）采用发动机机理建模技术，建#燃气轮机热力学模巾和气路故障模型库。分析燃气轮机气路故障机理及征兆，研究故障诊断技术的特征。（2）从保证史好的诊断效果.缩矩诊断系统开发周期的角度出发，本文使用VisualC#编程语言,开发基于人工神经网络系统的故障诊斷系统,实现对燃气轮机气路故障的检测.隔离和量化"（3）以工业燃气轮机为研究对彖，建立发动机机理模型，仿真产生故障数据。金此基础匕，将人工神经网络气路故障诊断系统应用此发动机模枚得出诊断结果。（4）分析诊断结来，提出了诊断结果定虽评价方法，得出结论。本文章节安拙如