基于壓力、振動、聲音信號的壓氣機喘振故障診斷和監(jiān)測.pdf

1、燃氣輪機在能源，電力，軍事領(lǐng)域正發(fā)揮著越來越重要的作用。但是燃氣輪機由于其復(fù)雜原因在運行工程中會存在各種故障，而沒有計劃的停機將帶來巨大的經(jīng)濟損失。因此在發(fā)生重大的事故之前，能夠監(jiān)測燃氣輪機中的一些不正常現(xiàn)象，將具有重大的意義。壓氣機的喘振是燃氣輪機運行中一個較為常見的故障，壓氣機喘振是氣流沿壓氣機軸線方向發(fā)生的低頻率(通常只有幾赫茲或十幾赫茲)，高振幅(強烈的壓強和氣流波動)的氣流振蕩現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)喘振，發(fā)動機音調(diào)低而沉悶，并伴有非常

2、強烈的機械振動，輕則造成燃機特性的急劇惡化，重則導(dǎo)致燃機熄火甚至于葉片斷裂而致使整臺燃氣輪機遭受嚴重破壞。因此對喘振的監(jiān)測和故障診斷顯得尤為重要。本文主要對壓氣機喘振的監(jiān)控和故障診斷進行實驗研究，并對不同傳感器在壓氣機喘振時的時域和頻域信號進行對比分析。壓氣機喘振實驗臺由離心式壓氣機，變速齒輪箱，三相異步電機組成。在實驗中，通過改變電機頻率調(diào)整壓氣機的轉(zhuǎn)速和閥門開度調(diào)整壓氣機的工況。并根據(jù)壓氣機的特性曲線，調(diào)整壓氣機的工況，使壓氣機在不

3、同工況下逼近壓氣機的喘振曲線。本文在數(shù)據(jù)分析中選擇了五個不同工況下的喘振信號進行分析。本文針對采集的壓力，振動，聲音信號選擇采用FFT以及小波分析作為信號處理的基本方法。采用FFT對頻域以及功率譜，能量譜進行分析，運用小波變換來對局部的時域信號進行數(shù)據(jù)的降噪處理。本文通過對敲擊的聲音信號以及隨機噪聲背景下的周期聲音信號進行分析，其結(jié)果表明對低頻區(qū)域的聲音信號使用db8系列的小波中的7層信號分解對去噪處理有著較好的效果。本文將壓力，振動，

4、聲音信號在壓氣機喘振監(jiān)測和診斷方面的優(yōu)點和缺點進行比較。發(fā)現(xiàn)振動信號對于喘振的反應(yīng)十分不明顯。壓力傳感器無論在時域上的幅值還是頻域上的特征頻率都和壓氣機的運行參數(shù)，轉(zhuǎn)速有著一定的關(guān)聯(lián)。而聲音信號比壓力信號在幅值的變化更加明顯，變化幅度更大，同時，聲音信號的特征頻率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系不大。所以聲音信號要比壓力和振動更適合作為壓氣機喘振的監(jiān)控和檢測信號。本文最后運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對聲音的壓氣機喘振特征信號建立診斷系統(tǒng)，當壓氣機在正常的工況運行區(qū)時，網(wǎng)絡(luò)