燃气轮机进口导叶系统建模与故障诊断研究

作     者：陆瑶 

作者单位：华北电力大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：张文广;吕瑛

授予年度：2023年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：IGV 机理分析 机理建模 故障仿真 最小二乘支持向量机 故障诊断 

摘      要：目前,我国正大力推进燃气轮机技术攻关,其国产化对工业和国防领域有着十分重要的意义。其中,压气机的进口导叶(Inlet Guide Vane,IGV)通过改变导叶的角度来控制进入压气机气流的角度与流量,是燃气轮机的关键部位之一,对燃气轮机机组的安全可靠运行具有重要作用。本文以双连杆型IGV为研究对象,围绕IGV的建模及故障诊断方法展开研究,主要工作和成果如下:(1)对IGV进行机理研究,搭建液压驱动子模块和机械传动子模块的动力学模型,通过模块化建模方法建立IGV的Simulink仿真模型,使用新华燃机仿真机进行参数辨识和试验,结果表明所建IGV机理模型的合理性与准确性;(2)通过分析叶片断裂、IGV连杆松动和液压缸内部泄漏这三种典型故障的故障机理,搭建了 IGV故障模型,并基于Simulink仿真平台和新华燃机仿真机进行典型故障仿真,结果表明本文搭建的IGV故障模型具有较高的准确度;(3)提出一种基于多特征信息融合和改进最小二乘支持向量机的故障诊断方法,搭建了 IGV性能仿真与故障诊断系统。该方法采用互补式集合经验模态分解IGV故障信号,以峭度-互信息熵筛选信号分量,将保留分量的能量熵、排列熵、功率谱熵和近似熵作为故障特征向量,采用鲸鱼算法改进最小二乘支持向量机的参数,并构建故障分类模型进行故障诊断。IGV性能仿真与故障诊断系统在新华燃机仿真机上进行了试验,验证了所提方法的有效性。