【正文】 1 摘要 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組是電力生產(chǎn)重要設(shè)備，由于其設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和運(yùn)行環(huán)境的特殊性，汽輪發(fā)電機(jī)組的故障率一直比較高，故障危害性也大。因此，汽輪發(fā)電機(jī)組的故障診斷一直是故障診斷技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面。 汽輪機(jī)振動(dòng)是影響機(jī)組安全運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)。產(chǎn)生振動(dòng)的原因是多種多樣的，可以是某一個(gè)因素引起的，也可以是多方面因素引起的（其中故障更是導(dǎo)致振動(dòng)異常的主要因素）。且許多故障的征兆很相似，這就給振動(dòng)分析和故障診斷工作帶來(lái)很大困難。 汽輪機(jī)振動(dòng)信號(hào)中 一般含有大量的噪音，要求對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行消噪，還有對(duì)信號(hào)處理， 快速傅氏變換（ FFT），是離散傅氏變換的快速算法，它是根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對(duì)離散傅立葉變換的算法進(jìn)行改進(jìn)獲得的。它對(duì)傅氏變換的理論并沒(méi)有新的發(fā)現(xiàn)，但是對(duì)于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者說(shuō)數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用離散傅立葉變換，可以說(shuō)是進(jìn)了一大步。然而，快速傅里葉變換的產(chǎn)生，使得傅里葉變換大為簡(jiǎn)化，在不犧牲耗電量的條件下提高了系統(tǒng)的運(yùn)算速度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的綜合能力，提高了運(yùn)算速度，因此快速傅里葉變換在生產(chǎn)和生活中都有著非常重要的作用，對(duì)于學(xué)習(xí)掌握都有著非 常大的意義。 關(guān)鍵詞：故障診斷 振動(dòng)監(jiān)測(cè) 汽輪機(jī) 快速傅里葉變換 2 ABSTRACT: KEYWORD: 目錄 3 摘要 ABSTRACT 第一章 緒論 4 汽輪機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷的概況 ................................................................... 4 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組故障診斷處理的意義 ................................................................... 4 國(guó)內(nèi)外汽輪機(jī)組故障診斷處理發(fā)展?fàn)顩r ............................................................... 5 快速傅 立葉變換（ FFT）應(yīng)用于汽輪機(jī)故障診斷的簡(jiǎn)介 ........................................ 5 第二章 汽輪發(fā)電機(jī)組常見(jiàn)的故障診斷技術(shù) ................................................................... 7 汽輪機(jī)組常見(jiàn)的故障類型及產(chǎn)生的原因 ............................................................... 7 常見(jiàn)故障診斷技術(shù)與方法的介紹 .......................................................................... 8 故障診斷的步驟 ................................................................................................... 9 第三章 簡(jiǎn)介幾種信號(hào)處理方法 .............................................................................11 ........................................................................................................11 ....................................................................................................... 16 ................................................................................................... 25 ....................................................................................................... 30 .............................................................................. 30 1 短時(shí)傅立葉變換 ................................................................................................... 30 2 WignerVille 分布 ............................................................................................. 30 3 小波分析 ............................................................................................................. 30 基于經(jīng)驗(yàn)的模式分解及其希爾伯特變換譜 ................................................. 31 1 瞬時(shí)頻率與希爾伯特變換 ..................................................................................... 31 2 基于經(jīng)驗(yàn)的模式分解 (EMD)及希爾伯特時(shí)頻譜 ....................................................... 32 3 該方法研究的有關(guān)問(wèn)題 ........................................................................................ 33 4 希爾伯特譜的邊界譜特性 .............................................................................. 34 第四章 快速 傅里葉變換 ............................................................................................ 35 引言 ................................................................................................................. 35 傅立葉分析的類別及其聯(lián)系 ............................................................................... 36 連續(xù)非周期信號(hào)的傅立葉變換 .................................................................. 36 離散周期信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù) ...................................................................... 36 離散非周期信號(hào)的傅立葉變換 .................................................................. 37 離散傅立葉變換 ....................................................................................... 37 快速傅立葉變換的算法分析 ............................................................................... 37 快速傅立葉變換提出的原因 ...................................................................... 38 快速傅立葉變換的原理 ............................................................................. 38 FFT 的特點(diǎn)和規(guī)律 ................................................................................. 38 基 2 快速傅立葉算法分析 .............................................................................. 39 快速傅立葉算法的實(shí)現(xiàn) ...................................................................................... 39 FFT的實(shí)際應(yīng)用 ................................................................................................. 41 總結(jié) .................................................................................................................. 44 第五章 結(jié)論 ............................................................................................................. 45 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 46 4 第一章 緒論 汽輪機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷的概況 振動(dòng)是直接關(guān)系到汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要指標(biāo)。自發(fā)電機(jī)組問(wèn)世以來(lái)，振動(dòng)測(cè)試分析、故障診斷與處理技術(shù)就隨之產(chǎn)生。在近一、二十年里，隨著電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了與故障診斷相關(guān)的如下特點(diǎn)：機(jī)組日趨大型化、復(fù)雜化，自動(dòng)化程度日益提高，現(xiàn)代電力生產(chǎn)對(duì)設(shè)備的可靠性，提出了更高的要求，機(jī)組參數(shù)的提高和容量的增加，使得由于軸系振動(dòng)缺陷造成的機(jī)組 非計(jì)劃停機(jī)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失也隨之成倍地增加。所有以上這些，都要求診斷技術(shù)必須迅速發(fā)展，以與生產(chǎn)現(xiàn)狀相匹配。 早期的汽輪發(fā)電機(jī)組故障診斷方法為人工診斷，這是最原始的，卻也是基本的故障診斷方法。直至 70 年代它仍是我國(guó)電力系統(tǒng)主要的診斷方法。實(shí)際上，當(dāng)今大量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際疑難振動(dòng)，也還是采用這種人工故障診斷方法進(jìn)行診斷分析，所不同的則是測(cè)量工具和信號(hào)分析手段不斷改進(jìn)和更新。 從本世紀(jì) 70年代起，隨著人工智能理論、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)理振動(dòng)故障診斷技術(shù)向自動(dòng)化、智能化發(fā)展提供了重要的先決條件。診斷系統(tǒng)的智能 化是指它可以有效地獲取、傳遞、處理并利用相關(guān)信息，對(duì)給定環(huán)境下的診斷對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)狀態(tài)識(shí)別、故障判斷和狀態(tài)預(yù)測(cè)。 國(guó)外的資料表明：故障診斷的效果是明顯的。據(jù)日本統(tǒng)計(jì)，在采用診斷技術(shù)后，事故率減少 75%，維修費(fèi)用降低 36%左右，英國(guó)對(duì) 2021個(gè)企業(yè)進(jìn)行的調(diào)查表明，診斷技術(shù)的采納使得每年節(jié)省的維修費(fèi)用達(dá) 3 億英鎊。 國(guó)內(nèi)外汽輪發(fā)電機(jī)組故障自動(dòng)診斷理論和技術(shù)在近 20 年得到快速發(fā)。 國(guó)內(nèi)在大機(jī)組振動(dòng)及狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析、故障診斷與處理等方面取得一定的成績(jī) , 為電力的安全生產(chǎn)和保障主設(shè)備安全運(yùn)行提供了重要的技術(shù)支持。 但是 , 現(xiàn)今的狀況仍然不能滿足實(shí)際需要 , 振動(dòng)仍是當(dāng)前影響大型機(jī)組運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。 1988 年 ,曲靖電廠在新機(jī)組調(diào)試期間 , 均由于振動(dòng)缺陷影響了機(jī)組順利投運(yùn)。全國(guó)各電網(wǎng)中在役大機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)故障影響電力生產(chǎn)的事更是屢屢發(fā)生。在 1988 年 6 月 , 在 1 個(gè)網(wǎng)局曾出現(xiàn)同時(shí)有 5 臺(tái) 200MW 以上的大型機(jī)組由于振動(dòng)原因停機(jī)處理的緊急局面。在 1988 年 10 月 , 北侖電廠 1 號(hào) 600MW 東芝機(jī)組發(fā)生高壓葉片斷裂重大事故 , 直接損失 2400 萬(wàn)元 ( 人民幣 ) 。 本文概述了現(xiàn)今