[发明专利]一种基于动态模型的燃气轮机气路故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于动态模型的燃气轮机气路故障诊断方法，涉及故障诊断领域，包括以下步骤：步骤1、建立健康燃气轮机的动态仿真模型，并使所述动态仿真模型能够模拟所述健康燃气轮机的各个部件在性能衰退情况下测量参数的变化情况；步骤2、采集待诊断燃气轮机的运行数据，与所述动态仿真模型进行对比，计算累计误差；步骤3、不断调整所述动态仿真模型的参数并进行迭代运行，直到消除所述累计误差，获得所述动态仿真模型参数的最终值；步骤4、根据所述参数的数值变化和故障知识库，实现对所述待诊断燃气轮机气路故障的诊断和定位。本发明不仅能够反映稳态下的燃机实际运行状态，同时在动态下保持较高的精度，实现更为灵活的在线故障诊断。

技术领域

本发明涉及故障诊断领域，尤其涉及一种基于动态模型的燃气轮机气路故障诊断方法。

背景技术

燃气轮机作为一种应用广泛的能量转化装置，凭借其低排放，高可靠性和广泛的燃料适应性，在航空、发电和地面驱动等领域发挥着越来越重要的作用，其可靠、平稳、经济运行对于生产生活具有十分重要的意义。在燃气轮机运行过程中，气路故障是其最重要的故障发生原因之一。如在航空领域，气路故障占航空发动机总故障的90％以上，相应的维护费用占总体维护费用的60％，因此开展可靠的气路故障异常检测和诊断技术研究至关重要。

燃气轮机的故障诊断方法多数要求燃气轮机的运行工况处于平稳状态，并在稳定条件下采集大量的测试数据。然而，由于工业用燃气轮机大多处于不稳定工作条件，大量稳态运行数据难以获得，导致大多数燃气轮机故障诊断方法在应用中精度下降，难以满足实际需求。

公开号为CN105912878A的专利，公开了一种基于热力模型与粒子群优化算法相结合的燃气轮机自适应气路部件性能诊断方法。该方法是基于稳态的热力模型和最优化方法，不能用于描述设备动态过程的情况。当设备处于变工况情况下，会导致模型同实际采集数据偏差变大，引起误报警。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新的燃气轮机故障诊断方法，可根据燃气轮机所处的不稳定工作条件进行故障诊断，使得诊断更加灵活。

发明内容

鉴于现有燃气轮机气路诊断方法大多仅适用于稳态和准稳态过程，而燃气轮机多数时间运行于变工况过程，导致现有诊断方法的诊断精度低，因此本发明所要解决的技术问题是如何根据燃气轮机的实际工作状况提供一种新的诊断方法，本发明提出一种基于动态诊断模型的燃气轮机气路故障诊断方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于动态模型的燃气轮机气路故障诊断方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、建立健康燃气轮机的动态仿真模型，并使所述动态仿真模型能够模拟所述健康燃气轮机的各个部件在性能衰退情况下测量参数的变化情况；

步骤2、采集待诊断燃气轮机的运行数据，与所述动态仿真模型进行对比，计算累计误差；

步骤3、不断调整所述动态仿真模型的参数并进行迭代运行，直到消除所述累计误差，获得所述动态仿真模型参数的最终值；

步骤4、根据所述参数的数值变化和故障知识库，实现对所述待诊断燃气轮机气路故障的诊断和定位。

进一步地，所述步骤1还包括：

步骤1.1、在所述健康燃气轮机气路的各个截面布置温度、压力和转速测量传感器，作为不同的测点；

步骤1.2、获得所述各个测点在不同工况下的运行数据，包括稳态数据和动态数据；

步骤1.3、基于所述运行数据，辨识所述健康燃气轮机各个部件的稳态特性和动态特性；

步骤1.4、基于热力学方程建立所述健康燃气轮机的动态仿真模型；