船用燃?xì)廨啓C氣路診斷技術(shù)研究.pdf

1、船用燃?xì)廨啓C工作在海洋環(huán)境下，除了遭受高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速及高應(yīng)力的惡劣工作條件外，空氣中的鹽霧也會污染和腐蝕燃?xì)廨啓C通流部分，其氣路部件性能會逐漸衰退老化，容易導(dǎo)致各種嚴(yán)重的故障發(fā)生。因此，對于船用燃?xì)廨啓C用戶來說，當(dāng)前機組的性能健康狀況是極為重要的信息。當(dāng)氣路部件發(fā)生性能退化時且在嚴(yán)重故障產(chǎn)生前，部件的實際性能衰退情況是不易監(jiān)測預(yù)見的。本文在總結(jié)國內(nèi)外燃?xì)廨啓C氣路診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，開展了船用燃?xì)廨啓C氣路診斷技術(shù)研究。氣路診斷技

2、術(shù)可以幫助用戶制定更為準(zhǔn)確詳細(xì)的維修策略，從而減小停機時間、節(jié)省維修成本、提高機組利用率與可靠性。
　　本文主要從非線性氣路診斷方法出發(fā)研究解決基于熱力模型決策的燃?xì)廨啓C氣路診斷方法中的幾個關(guān)鍵技術(shù)問題，包括以燃?xì)廨啓C性能分析和氣路診斷為目的的高精度熱力模型建立、診斷精度易受環(huán)境條件（大氣壓力、溫度和相對濕度）及操作控制條件變化影響的問題、參與診斷部件數(shù)目增多及測量噪聲干擾而導(dǎo)致氣路診斷可靠性低的問題、診斷準(zhǔn)確性高度依賴氣路傳感器

3、可靠性的問題，針對這些問題提出相應(yīng)的解決方法，并將這些方法應(yīng)用到船用三軸燃?xì)廨啓C氣路診斷中，本文研究的具體內(nèi)容如下:
　　首先，建立高精度船用燃?xì)廨啓C熱力性能模型?；诿绹鳱IST網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)編制空氣和燃?xì)獾墓べ|(zhì)熱物性計算程序;建立適用于不同工質(zhì)組分情況下特性計算的部件級全非線性熱力模型，為提出簡單有效的部件特性線修正方法和氣路診斷方法提供基礎(chǔ);提出一種基于粒子群優(yōu)化算法辨識的部件特性線修正方法，適用于對一套同一型號燃?xì)廨啓C的部

4、件特性線修正和對已有的其他型號燃?xì)廨啓C的部件特性線修正這兩種常見情況，使修正后的熱力模型部件特性線與實際目標(biāo)燃?xì)廨啓C的真實部件特性線相匹配，以提高熱力計算精度，為準(zhǔn)確的機組性能分析和氣路診斷打下基礎(chǔ)。
　　其次，解決診斷精度易受環(huán)境條件及操作條件變化影響的問題。用相似折合參數(shù)重新定義壓氣機和透平的氣路健康參數(shù)，消除由于環(huán)境條件（大氣壓力、溫度和相對濕度）變化而導(dǎo)致機組運行性能變化對診斷結(jié)果的影響，并以部件健康參數(shù)直接作為自變量參數(shù)

5、，以氣路實測參數(shù)作為目標(biāo)參數(shù)，在典型非線性氣路診斷方法的基礎(chǔ)上采用了改進型的非線性氣路診斷方法，作為船用燃?xì)廨啓C氣路診斷方法研究的主體架構(gòu)。
　　接著，解決參與診斷部件數(shù)目增多及測量噪聲干擾而導(dǎo)致氣路診斷可靠性低的問題。為了更有效的識別、隔離性能衰退的部件，并準(zhǔn)確地量化衰退程度，提出一種基于熱力模型與粒子群優(yōu)化算法相結(jié)合的非線性氣路診斷方法，從全局優(yōu)化的角度來改善氣路診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時，為了增強氣路診斷的準(zhǔn)確性并兼顧診斷計算實

6、時性，借鑒模式識別技術(shù)的優(yōu)點，從故障系數(shù)矩陣降維的角度來改善診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，提出一種基于灰色關(guān)聯(lián)理論與熱力模型相結(jié)合的混合型非線性氣路診斷方法。該方法包括兩步:第一步是通過自適應(yīng)灰色關(guān)聯(lián)算法識別、隔離發(fā)生性能衰退的部件，從而實現(xiàn)故障系數(shù)矩陣的降維（即確定了待診斷的實際氣路部件健康參數(shù)的子集）;第二步，通過改進型非線性氣路診斷方法量化被隔離部件的性能衰退程度，用以評估目標(biāo)燃?xì)廨啓C實際的性能健康狀況。
　　最后，解決診斷準(zhǔn)確性高度依

7、賴氣路傳感器可靠性的問題。通常，準(zhǔn)確的氣路測量信息對于獲取準(zhǔn)確的衰退特征從而實現(xiàn)準(zhǔn)確的氣路診斷至關(guān)重要。由于氣路側(cè)的傳感器同部件一樣工作在高溫、高壓、高應(yīng)力的惡劣環(huán)境中，其性能也可能會衰退甚至發(fā)生故障，此時會產(chǎn)生一定的測量偏差，易引起誤導(dǎo)性的診斷結(jié)果。針對上述問題，為了仍能有效的識別、隔離性能衰退的部件，并準(zhǔn)確地量化部件性能衰退程度，采用一種基于高斯數(shù)據(jù)調(diào)和原理與多運行工況點相結(jié)合的非線性氣路診斷方法，來降低部件健康參數(shù)對傳感器測量偏差