基于可拓性理论的设备故障诊断方法研究

论文摘要

本文综述了国内外动态回转机械和静态承压装备状态监测和故障诊断技术的发展和研究状况及存在的问题,介绍了基于物元模型的可拓理论基本框架,描述了事物的物元表达形式,并将可拓理论引入动态回转机械和静态承压装备状态监测和故障诊断中,引人关联度概念对故障进行定量和定性分析,以突破经典集合理论中用单纯是、非来判断进行故障诊断的局限。用可拓理论的观点分析了设备故障特征的发散性、可扩性、相关性和共轭性,提出了可拓变换中的物元菱形思维方法,将多维物元的理念应用到故障诊断中,为较全面地描述故障特征提供了一个新思路。应用物元理论,建立了故障特征的物元模型和故障状态的物元模型,通过引入接近阈和类别阈的概念,提出了多故障诊断的最大可能性原则和最小接近阈原则及其相应的可拓故障诊断方法,定性地确定故障类别和定量地确定故障发生的可能性大小,从而给出定性、定量判断故障的依据,为多故障诊断提供了一种新的方法。利用提出的可拓诊断方法对汽轮机组的故障进行诊断分析,结果表明所提出的可拓诊断方法可以有效地对汽轮机组的多故障进行诊断。针对多特征参数故障的参数范围交叉与重叠会严重降低故障识别能力的问题,本文对影响故障识别能力的因素进行了分析研究,提出了二次特征参数的概念,认为除特征参数本身外,特征参数之间的关系可以作为二次特征参数反映故障的特征,可用于故障识别,提出了提取故障二次特征参数的比值法。重点研究了二次特征参数提取的参数差值比值法,提出了寻找最优二次特征参数的相对均方根距法和节域均值关联度法及其相应的算法准则,即最大相对均方根距准则和最小节域均值关联度准则,推导并实现了寻找最优二次特征参数的算法,得到了一种故障二次特征识别的新方法,为故障特征识别提供了一条新的途径。根据承压特种设备故障声发射特征参数的特点,提出了承压特种设备故障诊断的声发射参数比值法,建立故障特征的物元模型和故障状态的物元模型,利用提出的可拓诊断方法对承压特种设备故障进行诊断,明显提高了故障识别能力,解决了多特征参数故障在参数范围交叉与重叠情况下的故障识别与诊断问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.2 论文选题的目的与意义
• 1.2.1 论文选题依据
• 1.2.2 论文选题的目的与意义
• 1.3 状态监测和故障诊断技术研究状况
• 1.3.1 状态监测和故障诊断技术的发展
• 1.3.2 智能诊断技术的研究现状
• 1.3.3 声发射技术在承压特种设备上的应用现状
• 1.3.4 可拓性诊断的研究现状
• 1.4 论文的主要内容
• 1.4.1 课题拟采用的方法和手段
• 1.4.2 论文研究的主要内容
• 第二章 可拓性理论
• 2.1 物元模型
• 2.1.1 量域、量值域与同域特征
• 2.1.2 多维物元、全征物元和动态物元模型
• 2.2 物元变换
• 2.3 物元的可拓性
• 2.4 本章小结
• 第三章 可拓集合与二次特征参数
• 3.1 可拓集合
• 3.2 物元可拓域与稳定域
• 3.3 关联函数的特点
• 3.4 二次特征参数变换
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于可拓性的汽轮机组故障诊断方法
• 4.1 汽轮机组的故障特征
• 4.2 汽轮机组的可拓诊断方法
• 4.3 可拓诊断方法的实现
• 4.4 汽轮机组故障诊断实例
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于声发射的承压特种设备可拓诊断方法
• 5.1 声发射信号的特征参数
• 5.1.1 声发射源及其特性
• 5.1.2 承压特种设备检测中声发射源的定位与定性
• 5.2 承压特种设备的故障模型分析
• 5.3 基于二次特征参数的承压特种设备可拓诊断方法
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 附录A
• 在学期间研究成果
• 致谢