[發明專利]一種燃氣輪機防振動監控保護方法

有效

• 申請號: 201210418521.X
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN102900534A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 何皚
• 申請（專利權）人: 北京華清燃氣輪機與煤氣化聯合循環工程技術有限公司
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;G01M15/14
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種燃氣輪機服役后防止其在運行過程中振動損傷的保護方法，是一種基于神經網絡模式識別算法的振動信號實時監控方法，尤其涉及振動監控神經網絡智能觀測器的設計和防振動的信號處理方法。

背景技術

燃氣輪機、汽輪機、發電機等都是高速旋轉的設備，其變化工況非常大，通?？偸谴嬖谝欢ǖ恼駝?。然而，當燃氣輪機在高速運轉下，如果振動過大，輕則會導致轉速等測量傳感器出現測量誤差，影響燃氣輪機的運行，重則有可能導致壓氣機和透平葉片產生斷裂、動葉與靜葉產生摩擦，給機組造成重大安全事故。因此對燃氣輪機的振動進行監控，在燃氣輪機振動過大時對用戶進行適當的提醒和保護操作，對燃氣輪機的安全運行顯示的十分必要。

目前各大燃氣輪機制造廠商采用的防振動監控系統的結構大多是通過在燃氣輪機軸承座上布置振動傳感器，然后將傳感器采集到的信號輸入到相應的I/O板卡中，再傳入控制器微處理器中進行相應的處理。早期的機組只有電磁式的速度型振動傳感器，目前機組則越來越多的采用位移型振動傳感器。位移型傳感器是一種非接觸式間隙測量傳感器，典型的如本特利—內華達公司（B&N）的測量探頭及其配套儀表，它可以靜態的測量間隙的變化，即相對位置的位移量，而燃氣輪機振動本身就是機械的來回擺動，使得振動傳感器采集到的信號表現為幅值上下高頻擺動，因此對振動傳感器采集信號進行平滑濾波顯得十分必要。而且燃氣輪機在啟動和停機時通常振動較大，噪聲干擾也較為強烈，而運行到額定工況后，振動和噪聲干擾都很少，因此需要考慮變權值濾波。

另一方面，振動監控保護的基本原理就是將每一路振動傳感器采集信號與用戶預先設定的報警閾值和危險閾值進行比較，從而辨別燃氣輪機是否處于報警或危險狀態，而閾值選取過大則容易導致危險狀態沒有被檢測，過小則容易導致警告誤報，因此閾值的設定需要工程師有豐富的工程經驗，此外每一路通道振動閾值的取值還受傳感器布置位置、使用壽命等因素的影響，這些都給用戶和工程師都帶來了較大的設計負擔和使用不便，同時由于人為因素的干預，將使得整個振動監控系統性能不確定性增加。然而目前人工智能特別是神經網絡模式識別算法已經發展相對成熟，在工業控制和故障振動領域已經有了許多成功的應用和工程實踐，同時許多如MATLAB、python等計算設計軟件上已經有了成熟的神經網絡設計軟件，使得神經網絡的計算和設計非常簡單和方便。

發明內容

本發明的目的是為了解決傳統燃氣輪機振動監控保護系統設計過于復雜的問題，通過利用現代信息技術中的神經網絡模式識別方法，實現由一個神經網絡智能觀測器同時監控燃氣輪機多路振動信號，并利用數據訓練減少人為設置參數，提高燃氣輪機防振動監控保護系統的智能化和自動化。

為了實現上述的目的，本發明的技術方案如下：

一種燃氣輪機防振動監控保護方法，其特征在于包括以下步驟：

A1）、在燃氣輪機需要監控的軸承上安裝N個振動傳感器，對振動傳感器采集信號進行濾波，濾波公式為：

S(t)_i=a*L(t)_i+(1-a)L(t-1)_i

其中：S為濾波后的信號；L為振動傳感器采集信號；t表示當前時刻；a為濾波權值，取值范圍為0～1,與燃氣輪機的當前工況有關，下標i表示第i路振動傳感器采集信號，N為振動傳感器的安裝數目，將所有的濾波信號組成廣義集S{S₁，S₂，…S_N}；

B1）、首先在燃氣輪機無故障條件下采集一段振動信號并濾波記為S_無，再在警告和危險狀態下分別采集一段振動信號并濾波，記為S_警和S_故，將這三段信號一起作為數據樣本，采用神經網路模式識別算法進行訓練，得到一個輸出區間為0～2的神經網絡智能觀測器；

C1）、設置警告和警告退出機制：當前無警告狀態下，如果神經網絡智能觀測器輸出值小于1時，則表示正常；如果神經網絡智能觀測器輸出值大于等于1并小于2，則表示警告；如果警告已經發生，則神經網絡智能觀測器輸出值必須少于0.5才能消除警告；

D1）、設置危險跳閘邏輯：一旦檢測到神經網絡智能觀測器輸出值為2，則發出危險信號，啟動燃氣輪機停車邏輯。