基于改进DQN燃气轮机转子故障诊断方法

燃气轮机转子系统作为燃气轮机关键部件,由于难以获取敏感故障特征导致故障诊断精度不高,影响设备的安全服役。针对以上问题,提出一种改进深度Q网络(DQN)深度强化学习燃气轮机转子系统故障诊断方法。首先,以采集的一维工况原始振动信号为输入,该DQN模型的环境状态采用故障样本集组成,转子故障类型为当前模型输入的动作集合;然后,DQN模型的智能体使用一维宽卷积神经网络(WDCNN)拟合得到Q网络,并使用ε-贪婪策略做出决策动作,反馈奖励和下一状态并存储到经验池内;智能体内采用时间差分误差(TD-error)优先经验回放,使得算法更加稳定和训练收敛;智能体与环境不断交互决策出最大奖励,输出最优策略故障诊断结果。将该模型应用于西储大学轴承数据集与燃气轮机试车台数据集中,分别达到99.2%与98.7%的准确率,可以用于快速有效地进行故障诊断。结果表明该改进DQN模型具有较高的故障诊断准确性与通用性。

燃气轮机转子碰摩振动的分析与处理

文章将以某地方石化燃机发电机作为研究对象,阐述故障事件的发生情况,提出发电机的检修方案,以此找出故障形成原因,明确故障类型,制定一系列具有针对性的故障维修措施,实现燃机发电机的稳定运行与安全使用,减少发电机故障引发的经济损失。

重型燃气轮机转子结构及动力学特性研究综述

分析了典型的重型燃机轮机转子的结构特点和各种拉杆式转子的结构优缺点,重点阐述了拉杆式转子中的轮盘平面接触界面和端面齿接触界面的刚度模型及其对转子动力学特性的影响,以及阻尼环对中心拉杆动力学特性的影响及其与转子本体的耦合动力学特性。最后,介绍了拉杆式转子发生故障时的转子动力学特性,并提出了需要进一步研究的问题。

燃气轮机转子模态试验与分析

介绍了某型燃气轮机转子模态试验,试验测得转子静态固有频率和模态振型。利用传递矩阵法对该转子进行了相应计算与对比分析,分析与试验结果为进一步研究该类型燃机转子的结构刚度问题提供了依据。

燃气轮机转子轮盘优化设计平台的开发

研究开发了基于CAD/CAE/MDO系统集成的燃气轮机转子轮盘优化设计平台,通过构建燃气轮机转子轮盘截面轮廓曲线参数化模型,并以关键几何参数为设计变量,径向位移差值及重量最小为优化目标,驱动平台组件自动进行轮盘结构CAE分析和迭代寻优,获取到了影响轮盘性能与结构轻量化的关键设计因素,实现了燃气轮机转子轮盘的自动优化设计。

基于WDCNN-SVM深度迁移学习的燃气轮机转子故障诊断方法

针对在使用深度学习对燃气轮机转子故障诊断过程中,因振动信号样本中正常运行数据多、故障数据少而使得模型故障诊断准确率低的问题,提出了一种采用深度迁移学习对燃气轮机转子进行故障诊断的方法。首先,使用典型行业样本数据集预训练第一层宽卷积核深度卷积神经网络(WDCNN)模型,给予模型初始的权重。其次,在源域中,使用某型燃气轮机试车获得的大量正常运行样本更新WDCNN模型的权重;在目标域中,利用源域训练的卷积层提取燃气轮机的正常和故障数据样本特征,然后使用支持向量机(support-vector machines,SVM)进行分类识别,从而达到燃气轮机故障识别的目的。试车数据实验结果表明,该方法能够实现96%的识别准确率,验证了将轴承数据集预训练的深度学习模型迁移到燃气轮机转子领域进行故障诊断的可行性。

基于整机瞬态热应力场重型燃气轮机转子的寿命评估

针对某F级重型燃气轮机,根据机组的实际运行监测数据,提取得到该机组在冷态启动、热态启动两种工况下各测点温度随时间的变化曲线,分析得到转子各处的换热边界条件,采用有限元方法计算该燃气轮机转子在不同启动工况下的整机瞬态温度场及应力场,并基于该瞬态热应力分析结果对转子的低周疲劳寿命损耗进行评估。计算结果表明:最大热弹性应力值一般都出现在透平第一级轮盘的出气侧底部圆角处及压气机后三级轮盘的中间部位的圆角区域;气流参数变化的快慢对转子应力分布影响极大;冷态启动一次的寿命损耗最高达0.02%,大于热态启动的对应值。研究结果为轮盘结构设计与机组运行规程的优化提供了重要参考。

带模拟转子的燃气轮机转子组件动平衡影响因素分析

燃气轮机转子精确平衡能提升燃气轮机工作品质,降低燃气轮机整机振动率。系统分析高压涡轮转子转位平衡工艺过程的各个环节,找出导致高压涡轮转子平衡精度降低的不确定因素,对转位平衡过程中的不确定因素进行试验分析,总结燃气轮机转子转位平衡过程不确定因素对平衡精度的影响,为优化转子转位平衡工艺过程以及提升其稳定性提供借鉴。

燃气轮机周向拉杆转子拉杆应力分析和改进设计

为优化燃气轮机的拉杆组合式转子中拉杆的结构,提高转子运行安全性,建立了含10根周向均布拉杆的10级轮盘转子模型,设置了8组拉杆凸肩与拉杆孔的静态安装间隙,采用三维接触非线性有限元方法分析了拉杆应力随转速、凸肩静态安装间隙量的变化关系。在此基础上,比较了相同间隙量下凸肩数等跨距加倍和不等跨距加倍对降低拉杆应力的效果,进一步研究了各凸肩等跨距时跨距变化对拉杆应力的影响。结果表明:拉杆凸肩与拉杆孔的静态安装间隙量不影响拉杆在正常工作状态下的应力,但是影响转子升速时拉杆最大应力;随着转速升高,拉杆最大应力在不同的转速区域内存在特定变化规律;增加凸肩数、减小凸肩跨距能够有效减小拉杆最大应力,与不等跨距增加拉杆凸肩数的改进方案相比,等跨距方案降低应力效果更显著。该结论可为燃气轮机的拉杆组合式转子设计提供参考。

燃气轮机拉杆转子畸变相似问题研究

针对燃气轮机拉杆转子结构复杂,其试验模型相对于原型存在较大程度的畸变,无法直接反映原型真实动力学特性的问题,采用量纲分析法研究了燃气轮机拉杆转子的相似问题,得出了拉杆转子模型发生畸变的判据,提出了一种转子畸变模型的补偿方法,并得到了相应的畸变补偿量,推导了畸变补偿模型与原型的动力学特性畸变相似准则,实现了通过畸变补偿模型直接获得原型动力学特性的目的。算例分析验证了理论分析的正确性。

热固耦合作用下9F级燃气轮机碰摩转子的振动分析

针对燃气轮机转子碰摩故障的振动特性,建立了包含温度因素的9F级燃气轮机碰摩转子的动力学方程.建立9F级燃气轮机转子的结构模型,对燃气轮机转子进行瞬态热应力分析,同时考虑到碰摩力的影响.研究了9F燃气轮机转子从正常运行到停机72小时不同时刻的温度场及热应力.分析结果表明:采用有限元分析方法对9F级燃气轮机碰摩转子的振动特性研究是可行的,同时考虑到转子热固耦合作用的影响,对于更准确地研究转子的碰摩故障的振动特性具有重要意义.

新制与返修燃气轮机转子的质量控制要点

本文通过对新制燃气轮机转子与返修燃气轮机转子不同的质量控制要点和方法的研究,结合本公司的实际情况与生产任务总结而出。覆盖了燃气轮机所需要的大部分质量控制方法和质量检验手段,与莆田3#和惠州3#相结合,具体到生产过程和检验过程中,得出的自己的观点。

双转子燃气轮机稳态数值计算方法研究

以双转子燃机为研究对象,用部件法对燃机进行气动热力性能研究;介绍了燃机特性计算中运用牛顿法寻找燃机的共同工作点,根据Newton-Raphson方法的迭代思想,研究基于高斯消去法的燃机稳态共同工作方程组数值求解方法。实际计算发现:试给若干参数对发动机各部件逐个进行特性计算,并迭代寻找共同工作点,会出现多种问题(迭代不收敛、高斯方程组系数矩阵奇异等)导致计算失败。针对上述问题,采用方程组降阶法、试给参数选择范围弹性限制法改进程序中的算法。结果表明,计算稳定性提高,迭代易收敛。

转子热致振动现象的瞬态响应特性研究

针对燃气轮机转子在启停暂态及变工况下的振动过大问题,建立了转子瞬态动力学特性理论分析模型,基于转子热变形现象将转子热变形等效为弯曲激励力,分析了转子在热变形激励下快速启动过程的瞬态响应特性、热变形与不平衡耦合激励下的转子在不同启动过程中的瞬态动力学特性,以及热变形随启动过程衰减的转子瞬态动力学特性,研究成果为燃气轮机转子热致振动特性研究提供理论依据与基础。

影响某型燃机转子轴向力关键因素分析

燃气轮机转子的轴向力是燃机总体设计的重要指标之一。为了研究影响轴向力的因素,针对某型燃机,通过建立轴向力仿真平台,计算不同装机状态燃机的轴向力载荷,并结合大量整机试车与轴向力实测数据,分析影响该载荷的关键因素。研究与实测表明:运行工况、涡轮导向器喉道面积、封严结构等均构成影响轴向力的关键因素;调整封严直径、喉道面积可以大范围地调整转子轴向力,调整封严间隙值能对轴向力进行微小的调整。

某型燃机转子轴向推力关键因素分析

燃气轮机转子的轴向推力是燃机总体设计的重要指标之一。针对某型燃机,通过建立轴向力仿真平台,计算不同装机状态燃机的轴向力载荷;并结合大量整机试车与轴向力实测数据,分析影响该载荷的关键因素,以期减少试车次数,降低成本。研究与实测表明,运行工况、涡轮导向器喉道面积、封严结构等均构成影响轴向推力的关键因素。更改封严直径、修整喉道面积能够大范围地调整转子轴向力,调整封严间隙值能对轴向力进行微小的调整。

Flowfield and Heat Transfer past an Unshrouded Gas Turbine Blade Tip with Different Shapes

This paper describes the numerical investigations of flow and heat transfer in an unshrouded turbine rotor blade of a heavy duty gas turbine with four tip configurations. By comparing the calculated contours of heat transfer coefficients on the flat tip of the HP turbine rotor blade in the GE-E3 aircraft engine with the corresponding ex- perimental data, the K：-o~ turbulence model was chosen for the present numerical simulations. The inlet and outlet boundary conditions for the turbine rotor blade are specified as the real gas turbine, which were obtained from the 3D full stage simulations. The rotor blade and the hub endwall are rotary and the casing is stationary. The influ- ences of tip configurations on the tip leakage flow and blade tip heat transfer were discussed. It＇s showed that the different tip configurations changed the leakage flow patterns and the pressure distributions on the suction surface near the blade tip. Compared with the flat tip, the total pressure loss caused by the leakage flow was decreased for the full squealer tip and pressure side squealer tip, while increased for the suction side squealer tip. The suction side squealer tip results in the lowest averaged heat transfer coefficient on the blade tip compared to the other tip configurations.