故障诊断专家系统研究之二-----性能预估及状态评估

性能预估及状态评估

§1 状态监测与诊断用燃气轮机热力模型的建立

§1－1 建立热力模型的意义与作用

近年来，我国航空、舰船、电力等部门从国外引进了多种型号燃气轮机，由于引进时间短、使用经验有限且资料匮乏，在短期内尚难以总结出完整可靠的运行规律。而制造商一般仅提供机组运行时所必要的资料和数据，但要以它们作为状态监测与诊断的依据，却是远远不够的。

国外大量研究和实践表明：基于燃气轮机部件特性的机组热力模型可以在相当程度上反应机组实际运行情况，可以通过上述模型对实测数据进行监测和比较，并从中分析可能的故障。与以往基于振动噪声的机械故障诊断相比，热力参数的监测与诊断只需要很少的初投资，而且可以方便地与机组的日常维护相结合，对保证机组的安全高效运行具有重大意义。

然而，在实际构造状态监控与诊断用燃气轮机热力模型时存在一个明显的困难，即凡是与机组设计有关的数据均甚为缺乏，不仅难以获得可靠的机组结构尺寸和热力设计参数，在许多情况下，连厂商提供的机组变工况规律也是残缺不全的。此时的任务已从常规的根据设计参数建立变工况模型转化为由有限的测试数据推测机组全范围工况这样一个逆向工程课题。

Saravanamuttoo 于1974年提出了基于热力参数的燃气轮机状态监测和诊断概念；1983年他和Macisaac^[7]共同提出了基于额定工况的部件变工况估算方法，从而建立了实用的状态监测与诊断用燃气轮机热力模型；1992年Zhu和Saravanamuttoo又对上述方法进行了改进^[8]，主要是在透平特性计算时采用了所谓“热端法”（Hot End Method）。

Stamatis等^[9]分析了包括流路分析在内的各种热力模型的构造方法，并指出，由于该方法建立的只是同型号机组的平均特性，故而不能反映每台特定机组在制造、安装、调试和维护中所产生的差异，而这类差异对总体性能的影响是不可忽略的。针对这一问题，他们提出了一种对平均化的热力模型加以调整和改进以反映上述差异的自适应算法。

本论文中提出了一条新的建模设想。我们力图在建模阶段就避免常规热力建模方法的弱点，摒弃了从已发表的平均设计参数出发的路线，而将实际特定机组验收数据作为建模依据，并将所建立的模型进行变工况计算从而获得设计数据。最后将设计数据与机组出厂时实际曲线进行对比较核，进一步验证了所建立的热力模型的可靠性和精确性。

以下算法部分（略）

以下算法部分（略）