一种燃气蒸汽联合循环机组汽水系统故障预警方法及系统与流程

本技术涉及设备故障诊断，更具体地，涉及一种燃气蒸汽联合循环机组汽水系统故障预警方法及系统。

背景技术：

1、随着燃气蒸汽联合循环机组具有调峰性能强、经济性好、热效率高等优点，是目前应用较为广泛和前景的一种清洁能源发电技术。汽水系统作为联合循环机组的重要组成部分，其出力约占循环机组总出力的30％～40％，对于联合循环机组整体的高效稳定运行有重要意义。

2、汽轮机作为联合循环机组汽水系统的主要部件，其各项参数具有强耦合、非线性等特点，在设备运行期间，不仅存在着汽轮机叶片磨损、流道积垢等渐变性的故障，还存在着汽轮机叶片断裂变形以及流道阻塞等严重的突发性故障，对联合循环机组的正常运行造成严重的影响，因此，如何对汽轮机故障类型进行快速诊断，使检修人员能够及时反应，成为本技术领域急需解决的技术难题。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种燃气蒸汽联合循环机组汽水系统故障预警方法，包括：

2、获取汽轮机通流面积，根据汽轮机通流面积计算汽轮机退化系数；

3、对汽轮机退化系数进行vmd分解，得到k个模态分量imf；

4、计算分解后的各imf层的能量总和，根据各imf层的能量总和计算能量分布；

5、建立机组典型能量分布故障样本，计算检测样本与机组典型能量分布故障样本各特征参数的灰关联系数；

6、对灰关联系数进行加权修正；

7、基于d-s证据理论根据修正后的灰关联系数计算基本概率赋值，根据基本概率赋值对汽水系统进行故障诊断，根据诊断出的故障类型发出预警。

8、进一步地，所述汽轮机退化系数计算公式为：

9、

10、其中，d为汽轮机退化系数，a为汽轮机检测通流面积，a0为汽轮机原始通流面积。

11、进一步地，在根据汽轮机通流面积计算汽轮机退化系数之前，还包括：

12、设定预设进气温度矩阵t和预设汽轮机检测通流面积修正系数矩阵b，对于所述预设汽轮机检测通流面积修正系数矩阵b，设定b(b1，b2，b3，b4)，其中b1为第一预设汽轮机检测通流面积修正系数，b2为第二预设汽轮机检测通流面积修正系数，b3为第三预设汽轮机检测通流面积修正系数，b4为第四预设汽轮机检测通流面积修正系数，且1＜b1＜b2＜b3＜b4＜1.5；

13、对于所述预设进气温度矩阵t，设定t(t1，t2，t3，t4)，其中，t1为第一预设进气温度，t2为第二预设进气温度，t3为第三预设进气温度，t4为第四预设进气温度，t1＜t2＜t3＜t4；

14、根据检测进气温度与所述预设进气温度矩阵t之间的关系选定相应的汽轮机检测通流面积修正系数对汽轮机检测通流面积进行修正；

15、当检测进气温度＜t1时，选定所述第一预设汽轮机检测通流面积修正系数b1对汽轮机检测通流面积进行修正；

16、当t1≤检测进气温度＜t2，选定所述第二预设汽轮机检测通流面积修正系数b2对汽轮机检测通流面积进行修正；

17、当t2≤检测进气温度＜t3，选定所述第三预设汽轮机检测通流面积修正系数b3对汽轮机检测通流面积进行修正；

18、当t3≤检测进气温度＜t4，选定所述第四预设汽轮机检测通流面积修正系数b4对汽轮机检测通流面积进行修正。

19、进一步地，对汽轮机退化系数进行vmd分解时，约束变分模型表达式为：

20、

21、其中，uk为经vmd分解后的k个模态分量，wk为模函数的中心频率，为冲激函数，为经希尔伯特变换后模态对应的单边频谱。

22、进一步地，模态分量的分解层数k的取值方法包括：

23、对汽轮机退化系数进行vmd分解，统计不同k值下的中心频率；

24、当相邻两模态的中心频率相近时，选取取值较小的k值作为模态分量的分解层数。

25、进一步地，根据各imf层的能量总和计算能量分布，包括：

26、获取分解后各imf层的数据点，计算各imf层的能量总和：

27、

28、其中，ei为第iimf层的能量总和，n为imf层的数据点个数，xik为第iimf层的k数据点；

29、根据各imf的能量总和计算能量分布：

30、

31、其中，pi为第i个imf层能量的能量分布。

32、进一步地，所述灰关联系数的计算公式为：

33、

34、其中，rij为灰关联系数，x0(j)为典型能量分布故障样本，m为故障类型的个数，xi(j)为检测样本，根据灰色关联法则，取ρ＝0.5。

35、进一步地，对灰关联系数进行加权修正，包括：

36、计算i故障类型下各证据对于其他证据的证据距离：

37、

38、其中，di为i故障类型下的基本概率赋值对于j故障类型下的基本概率赋值的证据距离，disij为i，j证据之间的距离；

39、计算i故障类型下基本概率赋值：

40、

41、其中，ami(m)为i故障类型下的基本概率赋值的不确定度，u为识别框架，betpm(θ)为pignistic概率分布；

42、根据证据距离和不确定度计算修正系数：

43、ωi＝exp(-di·ami)

44、其中，ωi为修正系数；

45、对修正系数进行归一化处理后，基于修正系数对灰关联系数进行加权修正：

46、

47、其中，mα为修正后基本概率赋值。

48、进一步地，对修正系数进行归一化处理的计算公式为：

49、

50、为了实现上述目的，本发明还提供了一种燃气蒸汽联合循环机组汽水系统故障预警系统，包括：

51、模态获取模块，用于获取汽轮机蒸汽通流量，根据汽轮机通流面积计算汽轮机退化系数；

52、模态分解模块，用于对汽轮机退化系数进行vmd分解，得到k个模态分量imf；

53、能量计算模块，用于计算分解后的各imf层的能量总和，根据各imf层的能量总和计算能量分布；

54、样本计算模块，用于建立机组典型能量分布故障样本，计算检测样本与机组典型能量分布故障样本各特征参数的灰关联系数；

55、修正模块，用于对灰关联系数进行加权修正；

56、故障诊断模块，用于基于d-s证据理论根据修正后的灰关联系数计算基本概率赋值，根据基本概率赋值对汽水系统进行故障诊断，根据诊断出的故障类型发出预警。

57、本发明的有益效果在于：

58、通过应用以上技术方案，本发明融合了vmd特征参数提取算法和ds信息融合算法，具有抗噪声干扰能力强、数据分解精度高等优点，解决了边界效应、欠包络和模态混叠等问题，通过ds信息融合，不仅可以融合多源数据和知识，所需的先验数据也更加直观，针对汽轮机通流面积建立退化系数，实现了汽水系统故障的快速诊断，且对于故障类型的判断具有较高的准确率，满足联合循环机组汽水系统智能化故障预警的需求。