水轮发电机组状态监测与故障诊断系统研究与实现

论文摘要

随着我国水电事业的迅速发展，水轮发电机组（以下简称水电机组）装机容量和单机容量越来越大，其发电量在电力系统中所占比例越来越高，水电机组的稳定运行对电网的安全和经济运行也日趋重要。然而，长期以来水电站仍然采用按计划定期进行小修、中修、大修的维修体系，这样的计划维修存在着过维修与维修不足等缺陷，伴随着巨型水电机组的大量涌现，目前维护体系的弊端逐渐显现。为了提高维修的针对性，确保水电站能安全、经济、长期、稳定的运行，适用于水电机组的状态监测与故障诊断系统的研究与开发任务迫在眉睫，这既是水电站智能化运行发展的方向，又对电力行业乃至整个国民经济具有及其重要的意义。本文围绕水电机组状态监测与故障诊断问题进行了研究，并针对行业内现阶段尚无能够满足智能化水电厂要求的状态监测与故障诊断系统的现状，在水电机组状态监测的基础上，完成了水电机组故障诊断系统的设计与开发，为水电厂全厂级的状态检修提供了坚实的基础。本文首先对行业内的水电机组在线监测与故障诊断已有研究工作进行了总结，论述了故障诊断系统对于水电机组的重要意义，并详细分析了故障诊断的研究现状及其发展趋势。随后介绍了本系统状态监测的原理及方法，在此基础上研究并设计了针对机组振动故障以及水轮机汽蚀故障的故障诊断系统。通过在松江河、白山电站的现场安装、调试、运行以及实际数据的验证，证明了该系统的可行性，所得结果对于全厂的状态检修具有重要的指导意义。最后，文章总结了论文研究成果，探讨了系统中尚待改进的问题，对下一步的研究工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外相关工作研究现状
• 1.3 本文主要内容和结构安排
• 2 水电机组状态监测的理论与方法
• 2.1 水电机组状态监测
• 2.1.1 水电机组状态监测内容
• 2.1.2 水电机组状态监测技术
• 2.2 汽蚀模块状态监测
• 2.2.1 汽蚀监测目的和原理
• 2.2.2 水轮机汽蚀监测技术
• 2.3 水电机组工况判断
• 3 水电机组振动故障诊断的方法及实现
• 3.1 故障树诊断方法
• 3.1.1 故障树子系统结构
• 3.1.2 故障树管理维护模块
• 3.1.3 故障树分析模块
• 3.1.4 故障树诊断模块
• 3.2 专家系统诊断方法
• 3.2.1 专家系统子系统结构
• 3.2.2 专家系统知识库模块
• 3.2.3 专家系统推理机模块
• 3.2.4 专家系统解释器模块
• 3.2.5 专家系统自学习模块
• 3.3 案例分析诊断方法
• 3.3.1 案例分析子系统结构
• 3.3.2 案例分析案例检索模块
• 3.3.3 案例分析案例库模块
• 3.3.4 案例分析学习与维护模块
• 3.4 故障诊断系统工作流程
• 4 水轮机汽蚀故障诊断的方法及实现
• 4.1 汽蚀诊断原理及方法
• 4.1.1 汽蚀系数法
• 4.1.2 全频分析法
• 4.1.3 全波整流法
• 4.1.4 金属失重法
• 4.2 数据存储设计
• 4.2.1 汽蚀关联分析因素
• 4.2.2 存储策略制定
• 4.3 系统结构功能设计
• 4.3.1 系统结构
• 4.3.2 系统功能
• 5 系统验证与功能展示
• 5.1 系统验证
• 5.2 系统功能展示
• 6 全文总结与展望
• 6.1 主要的研究工作及成果
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间参与的科研项目