基于卷积神经网络算法的汽轮机转子故障诊断研究
发布时间：2021-01-13 02:06
汽轮机转于作为电厂设备中的关键构件,一旦出现故障将造成不可估量的经济损失甚至人员伤亡,因而寻求一种快速、准确的故障识别方法至关重要。以往的故障识别过程,不仅包括信号采集、信号处理等专业知识,还需要对机械的运行状态和故障相关背景知识有所了解,增加了故障诊断的难度,设计耗时且通用性难以保障,因此讨论如何简化故障诊断过程,同时提高故障识别准确率和抗噪能力,是极具研究价值和实际意义的研究工作。近年来,随着人工智能在诸多领域不断取得突破,深度学习也得到了广泛应用,计算机的强大计算能力能够学习到大数据下的潜在规律,使得信号处理变得更加方便。本文针对传统机械设备故障诊断方法存在的问题,以汽轮机转子为研究对象,提出一种改进的深度卷积神经网络算法（Improved Deep Convolutional Neural Networks,IDCNN）,该算法能够准确高效地对汽轮机转子常见故障进行识别分析。主要研究工作及成果如下:在对汽轮机转子故障监测技术以及故障振动机理进行分析的基础上,利用现有实验室设备搭建汽轮机转子故障模拟实验台。针对汽轮机转子正常运行、转子不对中、转子不平衡、动静碰磨四种状态进行模拟实...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－３转子不对屮类型??
?第２章汽轮机转子故障诊断分析???既产生平行偏移又存在一定夹角［６５】。??理想对中?平行不对中??偏角不对中?平行偏角综合不对中??图２－３转子不对屮类型??不对中现象往往引起转子各零部件所承受的载荷不均匀或油膜振荡。不同于不平衡现??象，不对中故障一般不会以振动的形式表现出来，而是会引起相应的动态效应，轴承磨损、??转轴弯曲、油膜失稳等。通过联轴器连接的两个转轴之间会存在偏差，进而会引起附加的??弯曲力产生，在转动过程中使该力的方向和作用点不断地变化，因此，在这个旋转的系统??中会出现工频的偶数倍频振动，其中以２倍频为主，同时存在其他高次谐波振动网］。??转子不对中主要振动特征：??（１）转子有轴向和径向振动，轴向振动一般较大；??（２）由平行不对中引起的径向振动主要表现为２倍频，２倍频程度随故障程度增大。??２．４．３转子碰磨故障机理??转子运转中联轴器的不对中或转轴变形都会使转轴轴心严重偏离，导致旋转部件和固??定部件间空隙变小，甚至引起摩擦。转子的轴颈和可倾瓦ａ处接触后弹开，系统的刚度因??此发生改变，转子在接触点受摩擦力／和反作用力？其故障机理如图２－４所示＠１。??療??图２－４转子碰磨故障机理图??刚出现摩擦现象时在润滑油作用下摩擦程度小，所引起的振动也并不明显。对于这种??－１１?－??
?第３章汽轮机转子故障模拟实验???第３章汽轮机转子故障模拟实验??３．１引言??由于现场采集汽轮机转子故障数据存在一定困难，本章在对工作原理和故障产生过程??进行研宄的基础上结合现有实验条件，利用ＺＴ－３转子实验台有针对性的对转子几种常见故??障模拟实验方案进行设计，获取故障原始信号以备后续进行故障分类与识别。为避免外界??因素影响下产生的干扰信号淹没信号故障特征，对采集到的故障振动信号进行预处理，为??下一步的信号处理打下良好基矗??３．２转子故障模拟实验系统??本文对汽轮机转子常见故障（转子不对中、动静碰磨、转子不平衡）进行模拟实验设??计，并对转子正常工作状态进行模拟。实验采用ＺＴ－３转子实验台，实验台具体参数如表??３－１所示。???表３－１?ＺＴ－３转子实验台参数表???驱动方案?ｆｉ流并励电动机通过联轴器直接驱动??调速器范围?０￣１００００ＲＰＭ内无级调速??电动机额定电流?２．５Ａ??传感器选型?中８ｍｍ电涡流传感器（振动信号—电信号）??数据采集器?阿尔泰ＵＳＢ５９３６??采样频率?５０００Ｈｚ??转速记录方式?光电传感器??采样个数?１０００００??实验装置如图３－１所示：??一：’二二一二＾?：?＇??图３－１转子故障实验装置??－１３－??
本文编号：2973991
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－３转子不对屮类型??
?第２章汽轮机转子故障诊断分析???既产生平行偏移又存在一定夹角［６５】。??理想对中?平行不对中??偏角不对中?平行偏角综合不对中??图２－３转子不对屮类型??不对中现象往往引起转子各零部件所承受的载荷不均匀或油膜振荡。不同于不平衡现??象，不对中故障一般不会以振动的形式表现出来，而是会引起相应的动态效应，轴承磨损、??转轴弯曲、油膜失稳等。通过联轴器连接的两个转轴之间会存在偏差，进而会引起附加的??弯曲力产生，在转动过程中使该力的方向和作用点不断地变化，因此，在这个旋转的系统??中会出现工频的偶数倍频振动，其中以２倍频为主，同时存在其他高次谐波振动网］。??转子不对中主要振动特征：??（１）转子有轴向和径向振动，轴向振动一般较大；??（２）由平行不对中引起的径向振动主要表现为２倍频，２倍频程度随故障程度增大。??２．４．３转子碰磨故障机理??转子运转中联轴器的不对中或转轴变形都会使转轴轴心严重偏离，导致旋转部件和固??定部件间空隙变小，甚至引起摩擦。转子的轴颈和可倾瓦ａ处接触后弹开，系统的刚度因??此发生改变，转子在接触点受摩擦力／和反作用力？其故障机理如图２－４所示＠１。??療??图２－４转子碰磨故障机理图??刚出现摩擦现象时在润滑油作用下摩擦程度小，所引起的振动也并不明显。对于这种??－１１?－??
?第３章汽轮机转子故障模拟实验???第３章汽轮机转子故障模拟实验??３．１引言??由于现场采集汽轮机转子故障数据存在一定困难，本章在对工作原理和故障产生过程??进行研宄的基础上结合现有实验条件，利用ＺＴ－３转子实验台有针对性的对转子几种常见故??障模拟实验方案进行设计，获取故障原始信号以备后续进行故障分类与识别。为避免外界??因素影响下产生的干扰信号淹没信号故障特征，对采集到的故障振动信号进行预处理，为??下一步的信号处理打下良好基矗??３．２转子故障模拟实验系统??本文对汽轮机转子常见故障（转子不对中、动静碰磨、转子不平衡）进行模拟实验设??计，并对转子正常工作状态进行模拟。实验采用ＺＴ－３转子实验台，实验台具体参数如表??３－１所示。???表３－１?ＺＴ－３转子实验台参数表???驱动方案?ｆｉ流并励电动机通过联轴器直接驱动??调速器范围?０￣１００００ＲＰＭ内无级调速??电动机额定电流?２．５Ａ??传感器选型?中８ｍｍ电涡流传感器（振动信号—电信号）??数据采集器?阿尔泰ＵＳＢ５９３６??采样频率?５０００Ｈｚ??转速记录方式?光电传感器??采样个数?１０００００??实验装置如图３－１所示：??一：’二二一二＾?：?＇??图３－１转子故障实验装置??－１３－??
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