[發明專利]核電汽輪機系統故障預警方法及系統

在審

• 申請號: 202011329125.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112487910A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 毛萬朝;劉高俊;謝紅云;張黎明;盧超;王春冰;平嘉臨;范一鵬;張超;段奇志
• 申請（專利權）人: 中廣核工程有限公司;深圳中廣核工程設計有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N3/02
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 高瑞

本發明涉及了一種核電汽輪機系統故障預警方法及系統，該核電汽輪機系統故障預警方法包括：獲取實時采集的汽輪機的多個監測參數的信號數據，并分別對每個監測參數的信號數據進行處理，且根據處理后的多個監測參數的信號數據生成多維矩陣數據；將所述多維矩陣數據送入預先建立的狀態預測模型，并根據所述狀態預測模型的輸出獲取汽輪機下一時刻的參數預測信息；根據所述參數預測信息，實時輸出狀態預測結果；根據所述狀態預測結果判斷汽輪機是否出現異常，并在異常時生成故障預警信息。實施本發明的技術方案，可提前對汽輪機系統的劣化狀態進行預警，而且，預測精度高、可靠性強。

技術領域

本發明涉及核電領域，尤其涉及一種核電汽輪機系統故障預警方法及系統。

背景技術

汽輪機是將蒸汽的熱能轉換成機械能的蝸輪式機械，是核電廠重要設備之一，其運行狀態直接影響電廠的經濟性和安全性，對汽輪機系統的狀態監測和故障預警一直被高度關注。如何提高汽輪機運行的穩定性和安全性，提升故障預測水平，是亟需解決和研究的問題。

汽輪機是高速旋轉設備，它的轉子和定子間隙很小，是既龐大又精密的設備。為保證汽輪機安全運行，核電站汽輪機系統均配有一套自動保護系統，以便在異常情況下發出警報，在危急情況下自動關閉主汽閥，使之停運。汽輪機保護系統由汽輪機儀表監視系統(TSI)、汽輪機危急遮斷系統(ETS)和機械超速保護系統共同組成。其中，TSI負責對有關參數如振動、脹差、軸向位移等進行監測；ETS系統對監測參數或設備狀態進行邏輯判斷，發出跳閘指令；機械超速保護系統僅對轉速形成保護。

目前，針對核電站汽輪機系統的故障報警系統只有實時的參數監測功能，或者簡單的在線故障診斷功能，未發現真正提供故障預警、診斷和預測一體化，且具有通用性的智能監測服務。

上述技術方案的缺陷主要包括以下兩點：

1)采取基于實時數據的簡單的在線超閾值故障報警，在故障發生時或發生后發生報警，無法實現設備劣化狀態的提前預警，導致只能采用事后維修方式和計劃性檢修結合，效率低、成本高且比較被動。

2)汽輪機結構復雜，屬于多參數耦合復雜系統，現有的監測系統大多基于單一振動信號進行故障監測診斷，并不能很好地涵蓋設備運行諸多類型的非振動故障，且建立的模型結構較簡單，預測的可靠性、精度較差，很難反應設備的真實運行狀態。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種核電汽輪機系統故障預警方法及系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種核電汽輪機系統故障預警方法，包括：

數據處理步驟：獲取實時采集的汽輪機的多個監測參數的信號數據，并分別對每個監測參數的信號數據進行處理，且根據處理后的多個監測參數的信號數據生成多維矩陣數據；

模型預測步驟：將所述多維矩陣數據送入預先建立的狀態預測模型，并根據所述狀態預測模型的輸出獲取汽輪機下一時刻的參數預測信息；

狀態輸出步驟：根據所述參數預測信息，實時輸出狀態預測結果；

異常判斷步驟：根據所述狀態預測結果判斷汽輪機是否出現異常，并在異常時生成故障預警信息。

優選地，所述狀態預測模型通過以下方式建立：

在訓練時，對汽輪機的多個監測參數的信號數據分別進行處理，并根據處理后的多個監測參數的信號數據生成多維矩陣數據；

將所述多維矩陣數據作為樣本數據，并將樣本數據按預設比例拆分成訓練樣本數據、驗證樣本數據和測試樣本數據；

構造徑向基神經網絡模型，并以徑向基函數作為神經網絡激活函數，及采用模糊C均值聚類算法確定各個神經元中心；