大型發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷方法研究

1、中國礦業(yè)大學信息與電氣工程學院畢業(yè)設計（論文）開題報告:大型發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷方法研究畢業(yè)設計起止時間:2016年2月29日6月15日（共17周）學生姓名:學號:專 業(yè):班級:指導教師:報告日期:填寫要求1、開題報告作為畢業(yè)設計（論文）工作領導小組審查學生能否承擔該畢業(yè)設計（論 文）課題、是否按時完成工作進度和能否具有答辯資格的依據(jù)材料之一，并接受2、學校檢查。本報告應在畢業(yè)設計（論文）指導教師指導下，由學生本人獨立撰寫，并于第九 學期前三周內完成。3、學生須在小組內進行報告，并進行討論。4、本報告內容必須按統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式打印，經指導教師簽署意見及系部審查后生效。5、學生查閱

2、資料的參考文獻應不少于 8 篇（不包括詞典、手冊）。6、有關年月日等日期的填寫，應按照國標 GB/T7408-94數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定，一律用阿拉伯數(shù)字書寫（如“ 2012 年 3 月 26日”或“ 2012-3-26”）。1本課題的研究意義，國內外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢：現(xiàn)代電力系統(tǒng)中發(fā)電機的單機容量越來越大， 大型發(fā)電機在電力生產中處于絕對 主力位置，同時大型發(fā)電機由于造價昂貴，結構復雜，一旦遭到破壞，需要的檢修期 長，因此要求有很高的運行可靠性。就我國目前的缺電，用電緊張的狀況而言，發(fā)電 機的年運行小時數(shù)和滿負荷率都較以往高出很多， 備用容量很小的情況下，其

3、運行可 靠性顯得尤為重要和突出，因此對大型機組進行故障監(jiān)測與診斷，做到早期預警以防 止事故的發(fā)生或擴大具有重要的現(xiàn)實意義。大型發(fā)電機的監(jiān)測與故障診斷是電工領域內一個重要的研究課題，最近幾十年世 界很多國家開展了在線監(jiān)測和診斷技術的研究，并逐步推廣應用。自 20世紀80年 代以來的國際大電網（CIGRE）歷屆年會中，發(fā)電機的故障檢測和診斷列為 SC- 11（旋 轉電機）委員會的中心議題之一。通常對發(fā)電機的“監(jiān)測”與“診斷”在內容上并無 明確的劃分界限，可以說監(jiān)測的數(shù)據(jù)和結果即為診斷的依據(jù)。 監(jiān)測利用各種傳感器在 電機運行時對電機的狀態(tài)提取相關數(shù)據(jù)。故障診斷使用計算機及其相應智能軟件，根 據(jù)傳感器

4、提供的信息，對故障進行分類、定位，確定故障的嚴重程度并提出處理意見。 因此狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷是一項工作的兩個部分， 前者是后者的基礎，后者是前者的 分析與綜合。電機狀態(tài)監(jiān)測技術可幫助運行維護人員擺脫被動檢修和不太理想的定期 檢修的困境，按照設備內部實際的運行狀況，合理地安排檢修工作，實現(xiàn)所謂“預知” 維修。這樣既可避免由于設備突然損壞，停止運行帶來的損失，又可充分發(fā)揮設備的 作用。國內外的研究進展：汽輪發(fā)電機組的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術是近年來國內外發(fā) 展較快的一門新興學科，它不僅在理論上有了很大的突破，而且不斷轉化為技術投入 到實際的項目應用中，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術主要是建立在對故障機理研究

5、的基礎 上的，在技術發(fā)展中它大致經歷了兩個主要的階段：第一階段是以計算機技術和傳感 器技術和動態(tài)測試技術為基礎，主要集中在故障機理和診斷方法的研究等，它是以信 號處理技術為手段的常規(guī)振動監(jiān)測技術發(fā)展階段；第二個階段是隨著信息高速公路 的發(fā)展和人工智能技術的應用，在此基礎上發(fā)展起來的網絡化和智能化振動監(jiān)測與診 斷階段，在第一階段，汽輪發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術在國外的研究是基于對 故障機理分析進行的，日本的白萬博自六七十年代以來發(fā)表了大量的故障診斷文章， 積累了豐富的現(xiàn)場故障處理經驗，并進行了理論上的研究， 90年代以后，故障機理 和診斷技術的研究發(fā)展非常迅速，人們使用機組或故障的數(shù)學模型進

6、行故障診斷， 先 對研究對象或機械故障建立有關的數(shù)學模型， 然后根據(jù)數(shù)學模型進行故障診斷，這種方法可以用來預測信號和估計非測量的狀態(tài)變量和過程參數(shù)和其它的過程特性，在診 斷方法上，對于故障診斷主要采用振動分析診斷法， 溫度分析診斷法，壓力分析診斷 法，油液分析診斷法以及統(tǒng)計診斷方法，狀態(tài)空間分析診斷法 &模糊診斷方法等。在 這幾種診斷方法中，振動分析法是汽輪機組故障診斷的主要方法， 并且今后對振動分析的理論研究將會更加的深入，振動分析法有許多種，如X5LS+NS變換，現(xiàn)代譜分析，高階統(tǒng)計量和小波分析等，目前己經成功地應用在各個企業(yè)的故障診斷系統(tǒng)中，汽輪機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術融合并吸

7、收了大量的現(xiàn)代科技成果，各種先進理論 和方法和技術在故障診斷領域中都找到了用武之地。我國對于汽輪機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的理論和系統(tǒng)研究起步較晚，但是發(fā)展很快，總體說來，我國汽輪機組故障診斷理論研究一直緊跟國際先進水平，但實際 應用存在較大差距。目前，我國的有關工廠正在從對汽輪機組的振動進行巡回檢測和 定期檢測及停機檢修狀況過渡到對機組進行長期連續(xù)監(jiān)測，實現(xiàn)對機組的振動信號進 行實時在線狀態(tài)監(jiān)測和故障分析，進而逐步發(fā)展成網絡化和智能化故障診斷專家系 統(tǒng)，取得了很大的經濟效益。發(fā)電機組的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的發(fā)展趨勢：綜合比較國內外研究開發(fā)的各種性 能的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，預計在今后幾年內，隨著傳感器

8、和測試技術，計算機硬軟件技術 和通訊技術，人工智能技術等先進技術的發(fā)展， 我國發(fā)電機組的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷 技術的發(fā)展趨勢是：理論研究的進一步深入以及診斷手段的多樣化診斷理論研究一直 走在實踐的前面，但由于汽輪機組本身的復雜性，汽輪機組許多故障原因和機理至今 仍然不是十分清楚，因此診斷理論研究會進一步深入， 診斷方法日益多樣化，振動分 析法，溫度分析法，油液分析技術和聲學診斷法是最為常見的 4種方法，在汽輪機 組在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)中，振動分析法和溫度分析法是較為成熟的， 也是應用最為廣泛的方法，油液分析技術通常在離線狀態(tài)監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用，聲學分析技術在盲源分離理論和技術日趨成熟后，

9、也會在故障診斷中發(fā)揮越來越重要的作用， 其它分析方法如無損檢測技術等也會不斷發(fā)展。2、本課題有待解決的關鍵問題: 、以同步發(fā)電機為研究對象，在充分了解同步發(fā)電機結構特點和工作機理的基 礎上，分析同步發(fā)電機穩(wěn)態(tài)工作時的各種故障以及故障產生的原因。 、針對同步發(fā)電機各種主要故障，對同步發(fā)電機故障診斷方法進行研究，為同步發(fā)電機故障診斷提供理論支持。 、在概況同步發(fā)電機故障診斷方法及常見故障機理分析的基礎上，建立同步發(fā)電機數(shù)學模型，得出相應的故障特征量表達式，進行仿真分析故障情況，并通過實例數(shù)據(jù)進行方法驗證。分析比較各種方法的準確性及可行性。3、本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析：、查閱相關文

10、獻，了解當大型同步發(fā)電機故障診斷方法的研究進展，獲取當前主流的故障診斷方法，這個通過自己查閱文獻就可以做到。 、查閱相關文獻，通過指導老師答疑，搞清楚同步發(fā)電機故障診斷的方法原理, 建立同步發(fā)電機數(shù)學模型，進行仿真分析故障電氣參數(shù)，這部分工作需要有指導老師 的幫助; 、通過實驗數(shù)據(jù)分析來驗證故障診斷方法的可行性，同時對各個診斷方法做出 比較。4、畢業(yè)設計（論文）工作計劃及進度安排: 、第13周，經過查閱文獻，分析題目，清楚自己的畢業(yè)設計題目是什么，要做什 么，怎么做，從大體上把畢業(yè)設計的工作作出安排，完成開題報告。、第4-6周，把本課題中關鍵問題中的前兩個解決， 即充分了解同步發(fā)電機結構及 工作原理，概括同步發(fā)電機常見故障及故障診斷方法及原理。 與此同時，進行外文文 獻的翻譯工作。、第710周，完成最核心的部分，