基于MATLAB的三轴燃气轮机动态仿真模型研究

仿真技术是燃气轮机性能研究的有效手段。本文作者采用准非线性方法建立了三轴式燃气轮机数学模型。基于动态仿真软件MATLAB,开发出面向对象的燃气轮机动态仿真平台,验证仿真结果表明,该仿真模型正确合理,简便易行。     

单轴燃气轮机的多模型预测控制

针对单轴燃气轮机这样大型复杂且具有极强非线性的热力系统,利用Matlab／Simulink对某型单轴燃气轮机系统进行了仿真,并采用自适应多模型广义预测控制的先进控制方法对转速控制器进行了仿真分析。仿真表明,该控制方案对燃气轮机的转速控制取得了很好的效果,具有实际应用价值,为燃气轮机的转速控制提供了一种新的思路。     

基于SIMULINK的气垫船三轴燃气轮机的动态仿真

以气垫船用三轴燃气轮机为仿真对象,建立高低压轴及动力输出轴的转动微分方程。采用以非稳态工况为小偏差线性化起点的方法进行微分方程的求解,每一步都是以前一步达到的非稳态工况为起始零点,不断变换所有微分方程中的偏微分系数。按照上述方法进行SIMULINK建模仿真,分析了在气垫船行使过程中,当变距螺旋桨螺距角变化时高低压轴和动力输出轴转速的响应情况。     

基于MPC的三轴燃气轮机转速负荷控制

三轴燃气轮机转速负荷控制一般采用串级PID控制方案,该方案具有较好的抗干扰性,但考虑多限制时结构显得冗余、保守。为进一步提高燃气轮机控制系统的动态性能,简化系统结构,提出了一种基于模型预测控制的串级PID-MPC方案,采用MBD的设计方法在MATLAB/Simulink平台中建立了燃气轮机模型和控制算法,利用代码生成技术产生C/C++代码在全数字仿真平台上进行了集成和验证。仿真结果表明:串级PID-MPC在负荷连续阶跃和甩负荷情况下调节时间均小于3 s,超调量不超过2.9%,与串级PID相比具有更好的动态性能,且在限制条件下控制算法单步运行最大耗时4.69 ms,平均耗时1.84 ms,具有较好的实时性。     

基于非线性模型的燃气轮机热参数故障诊断及仿真

燃气轮机气动部件故障的发生会导致机组性能参数的变化,且为复杂的非线性变化。在建立燃气轮机标准模型的基础上,研究了系统的故障性能参数的变化及建立了系统的故障模型。首先通过标准模型仿真数据和机组故障运行数据的对比分析,初步定位机组的故障部件,进而提出了修正部件特征性能参数的方法,通过模块实现机组故障的非线性表达,在EASY5仿真平台上建立了燃气轮机系统的故障模型。利用该模型可通过机组非线性模型定量表达部件性能参数的变化,准确地实现机组的故障定位和仿真。以某联合循环机组的燃气轮机为例对此方法进行了验证,实现了机组故障工况的重现,为机组性能特性研究、故障诊断和故障分析奠定了一定的基础。     

基于特征拦截的燃气轮机控制逻辑优化

外侧电网冲击会导致燃气轮机功率信号波动,使燃机误进入“小甩功率”工况,导致燃机燃烧模式的切换,从而引起燃机环保排放超标的问题。基于外网冲击特征曲线,优化燃气轮机控制逻辑,对外侧电网冲击导致的CHD燃气轮机功率信号波动进行甄别以及拦截。逻辑投入使用后,在西门子SGT5-2000E型(V94.2)燃机上得到了实际验证,优化后的逻辑程序对外网电网引发的燃机轮机功率信号波动能够及时识别和拦截,避免由于负荷波动达到小甩值而引发的燃烧方式误切换。     

船用三轴燃气轮机故障方程的通用计算及分析

本文基于船用三轴燃气轮机的实际热力模型,推导出通用的故障方程。并采用Delphi7．0软件编写了该故障方程的小偏差系数的可视化计算程序。该计算程序适用于不同机型的三轴燃气轮机,减少了计算故障方程时的重复工作量;基于程序进行了仿真分析,着重研究了环境温度对故障方程系数的影响,所得结果可为燃气轮机故障诊断理论的实际应用提供参考。     

微型分轴燃气轮机HAT循环性能的机理试验研究

基于微型分轴燃气轮机,通过加入饱和器,构成了微型分轴燃气轮机HAT循环性能的试验装置,并开展了HAT循环性能的机理性试验。试验结果表明,空气加湿后对循环性能有明显影响,循环比功及效率相对简单循环都有很大的提高,当加湿量达到最大的4.2%时,循环输出功率增加了16%。根据试验条件进行的模拟计算结果与试验结果能很好地吻合。在此基础上,对带有回热器的试验系统进行了模拟计算,结果显示在不改变燃气初温的情况下,由于回热器的加入使系统压力损失加大,装置比功将减少3%～10%左右;但同时耗油率下降20%～45%,效率增加了30%～80%,此时系统的性能得到了显著的提高。     

基于性能仿真模型和Bootstrap的燃气轮机气路故障预警算法

针对传统均值标准差阈值法不能用于变工况故障预警这一问题,以三轴燃气轮机的性能仿真模型为基础,提出了基于Bootstrap方法的气路参数波动比阈值计算模型,对三轴燃气轮机0.8以及1.0工况下的低压涡轮出口温度T₆进行故障预警研究,并与传统均值标准差阈值法进行预警结果对比。结果表明：该计算模型用于预警阈值计算的样本量更丰富、具有更高的可信度;其得到的预警阈值单值图,在燃气轮机与样本数据运行情况较为一致时可作为燃气轮机的固有属性,对于变工况故障预警及运行情况较为相近的燃气轮机故障预警同样适用;预警阈值偏差仅为-0.015%,相较于传统的动态阈值法减少了计算量。     

基于CNN优化的蓄热式电锅炉供暖系统容错控制方法

为了提升容错控制效果,降低运行成本,保证供暖系统供热稳定性,研究基于CNN优化的蓄热式电锅炉供暖系统容错控制方法.优化CNN中不同尺度卷积核卷积输入的供暖系统信号,利用lesky-relu激活函数提取卷积信号内的故障信息,得到故障特征图,实现蓄热式电锅炉供暖故障检测;依据内模原理,结合故障检测结果,设计故障补偿器,降低...     

基于控制系统的燃气轮机故障识别方法

设计了一种燃气轮机故障识别系统,通过在控制系统内部集成专家知识,实现了对燃气轮机运行状 态的实时监控和故障预测。目前,燃气轮机的故障检测主要依赖于控制系统的报警以及维护人员的经验和 事后分析,这种方法的维护效率存在局限性。为了提高效率,研究提出了一种新的方法,该方法从明确故障 识别目标出发,利用数据可视化工具,通过分析不同工况下的历史运行数据,构建参数历史数据集,基于分析 结果,训练故障预警模型,依据制定的故障判断与溯源规则,在线部署到控制系统中。经过燃气轮机仿真验 证,显示出良好的时效性和准确性,表明其具有在实际生产环境中应用的潜力。     

船用三轴燃气轮机性能退化指标体系的构建

从燃气轮机整体性能、气路部件、滑油系统、结构振动等方面,较为全面地构建了船用三轴燃气轮机性能退化指标体系。提出了表征整机性能退化的排温裕度、热损失指标、功率不足指标、额外热功比、热效率比等指标。明确了表征气路部件退化的退化因子的概念,提出了绝热效率退化因子、流量退化因子、喘振裕度、热电偶分散度等表征压气机、涡轮、燃烧室等气路部件退化的指标。提出了构建数学模型、统计三限值法、小偏差法和卡尔曼滤波等退化指标的求解和分析方法,并进行了实例分析。为进一步开展燃气轮机性能退化状态评估构建了基本框架。     

燃气轮机控制系统故障树的自动建造

通过一个燃气同间接作用式定压差流量控制系统自动建树的实例,阐述了一种燃气同控制系统多态故障树的自动建造方法。该方法使用简单,可达到较好的建树效果。此种方法也可用于一般控制系统故障树的自动建造,具有通用性。     

某工业型燃气轮机油门控制系统故障分析

某工业型燃气轮机常出现油门控制系统故障,这会直接导致燃气轮机停机等故障的发生。针对该型燃气轮机油门控制系统故障问题,从油门控制系统工作原理出发,针对燃气轮机运行工作中出现的典型故障进行分析,重点分析了油门控制系统故障原因。研究成果可为该型燃气轮机油门控制系统故障的排查指明方向。     

基于支持向量机的燃气轮机故障诊断

分析燃气轮机的8种典型常见故障,建立了基于支持向量机的故障诊断模型,用实例计算证明其有效性。同时和神经网络方法对比后发现：在小样本情况下,支持向量机方法的计算结果比神经网络要好,推广能力更强,而且效率高于神经网络。本方法针对故障诊断样本少的特点,为建立智能化的燃气轮机状态监控和故障诊断提供了一种新的途径,具有广泛的实用价值。     

基于机器学习的燃气轮机控制系统分层故障诊断

针对传统算法在实际应用中存在网络规模庞大、学习训练时间过长和知识“组合爆炸”而导致网络组织失败等问题,提出基于变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）、自回归模型（Autoregressive Model,AR）和轻量型梯度提升机（Light Gradient Boosting Machine,LightGBM）算法的燃气轮机控制系统分层故障诊断方法。首先对原始信号进行VMD AR建模,获取最具表征性的故障特征向量;然后根据不同层级特点和故障类型设计多个LightGBM模型;最后采用贝叶斯优化算法优化分层诊断模型中的超参数,并将待测信号输入模型进行故障诊断。结果表明：所提算法不仅能够达到95%以上的故障识别率,而且具有更强的泛化能力。     

基于LSTM-SVM的燃气轮机压气机故障预警研究

为了能在早期发现压气机叶片积垢、叶片磨损腐蚀、进气口结冰和喘振4种常见故障,提出一种基于长短期记忆网络(LSTM)和支持向量机(SVM)的燃气轮机压气机故障预警方法.首先,利用压气机特征参数正常历史数据建立多个单输入单输出预测模型,并将压气机的特征参数运行数据代入相应的模型,输出各参数预测值与实际值的残差曲线,设定报警...     

某电站燃气轮机温控系统故障分析

介绍了某电站燃气轮机温度控制系统经常出现故障的现象,并结合燃气轮机温度控制系统模型对该故障现象进行了仔细分析,通过对燃气轮机温度控制系统模型各个修正参数对控制效果影响的比较,提出了解决该电站燃气轮机温度控制系统故障的应对措施.经过各种工况试验表明,所提出的应对措施有效地解决了该电站的燃气轮机温度控制系统故障的问题,为同类型的燃气轮机电站的调试和运行提供了宝贵的经验.     

燃气轮机排气热电偶故障识别算法与容错设计

涡轮后排气温度作为反映燃气轮机运行状态最重要的参数之一,其测量传感器的故障识别及容错处 理对机组的安全运行有着至关重要的作用。某型燃气轮机涡轮后排气温度测点有16个,为了准确判断温度 测量值的异常变化是否因传感器故障引起,同时避免因为单点传感器的故障而造成整个燃气轮机机组不必 要的停机,设计了一种结合相邻测点温度变化和负荷变化情况的实时在线热电偶故障识别判断的逻辑算法。 经应用验证,所设计的逻辑算法能够准确识别判断排气热电偶的故障情况,并向操作人员提供及时的预警信 息,有效地避免了单点传感器故障造成机组停机。     

基于IABC-ANFIS的燃气轮机气路故障诊断

为了提高燃气轮机故障诊断的效果,提出了一种基于自适应模糊神经网络(Adaptive Network-based Fuzzy Inference System,ANFIS)和改进的人工蜂群算法(Improved artificial bee colony algorithm,IABC)的故障诊断方法:基于自适应模糊神经网络构建燃气轮机故障诊断模型。针对自适应模糊神经网络受聚类参数影响较大的问题,采用手榴弹爆炸原理改进的人工蜂群算法对这些参数进行优化。仿真结果表明,与未优化的ANFIS模型和ABC-ANFIS模型相比,IABC-ANFIS可以更稳定、准确地识别故障,为燃气轮机故障诊断提供实际参考。