一种燃气轮机的故障诊断方法和装置

技术领域

本申请涉及燃气轮机故障诊断领域，特别是涉及一种燃气轮机的故障诊断方法和装置。

背景技术

在燃气轮机运行的过程中，存在着很多故障问题，如果不能够采取有效的故障诊断技术，就难以保证燃气轮机故障的快速精准解决，所以，研究燃气轮机故障诊断技术非常有必要。

现有燃气轮机故障诊断方法通用采用故障机理分析或者大数据建模诊断的方法。但，故障机理分析往往需要较深的理论知识，需要通过大量的试验验证模型的准确性，往往缺乏特定故障的试验数据而无法得到确认，并且由于机组类型多样，理论模型往往与实际运行情况存在偏差；基于数据建模诊断的方法，往往需要大量的数据训练，造成数据量维度大，计算量大，数据与故障的关联性无法确定，故障诊断准确度不高。

针对现有技术中燃气轮机的故障诊断主要依靠专家的诊断经验进行故障诊断，主观性风险高，且诊断数据量维度大，计算量大，故障诊断准确度不高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种燃气轮机的故障诊断方法和装置，以至少解决现有技术中燃气轮机的故障诊断主要依靠专家的诊断经验进行故障诊断，主观性风险高，且诊断数据量维度大，计算量大，故障诊断准确度不高的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种燃气轮机的故障诊断方法，包括：接收燃气轮机的运行数据；将运行数据与历史运行数据进行比对，判断运行数据是否发生故障；在判断结果为是的情况下，计算运行数据的故障隶属度值，依据故障隶属度值确定故障类型。

可选的，在接收燃气轮机的运行数据之前，该方法还包括：从预先获取的历史运行数据中获取故障数据集；依据故障数据集获取燃气轮机发生故障前后各监测数据的第一变化速率；依据变化速率确定各故障对应的特征参数；根据特征参数的第二变化速率，确定各故障的特征参数的权重和故障隶属度阈值。

进一步地，可选的，在从预先获取的历史运行数据中获取故障数据集之前，该方法还包括：对历史运行数据中的故障进行划分，得到燃气轮机的故障最小单元，其中，故障最小单元为发生故障后燃气轮机待更换或者维修的最小部件。

进一步地，可选的，历史运行数据包括：燃气轮机各工况正常运行的历史运行数据集和故障事件的故障数据集；其中，工况包括：燃气轮机机组负荷、进入压气机的空气温度以及空气在压气机中的压缩比都相同的运行状态。

可选的，依据故障数据集获取燃气轮机发生故障前后各监测数据的第一变化速率包括：

其中，A

进一步地，可选的，确定各故障的特征参数的权重和故障隶属度阈值包括：

确定各故障的特征参数的权重包括：

其中，w

确定各故障的特征参数的故障隶属度阈值包括：

其中，

可选的，依据故障隶属度值确定故障类型包括：判断故障隶属度值是否大于或等于各故障的特征参数的故障隶属度阈值；在判断结果为是的情况下，确定燃气轮机发生的故障为故障隶属度阈值所属的故障；在判断结果为否的情况下，确定燃气轮机发生的故障并非故障隶属度阈值所属的故障。

第二方面，本申请实施例提供了一种燃气轮机的故障诊断装置，包括：接收模块，用于接收燃气轮机的运行数据；比对模块，用于将运行数据与历史运行数据进行比对，判断运行数据是否发生故障；类型确定模块，用于在判断结果为是的情况下，计算运行数据的故障隶属度值，依据故障隶属度值确定故障类型。

可选的，该装置还包括：获取模块，用于在接收燃气轮机的运行数据之前，从预先获取的历史运行数据中获取故障数据集；第一计算模块，用于依据故障数据集获取燃气轮机发生故障前后各监测数据的第一变化速率；第二计算模块，用于依据变化速率确定各故障对应的特征参数；第三计算模块，用于根据特征参数的第二变化速率，确定各故障的特征参数的权重和故障隶属度阈值。

进一步，可选的，该装置还包括：划分模块，用于在从预先获取的历史运行数据中获取故障数据集之前，对历史运行数据中的故障进行划分，得到燃气轮机的故障最小单元，其中，故障最小单元为发生故障后燃气轮机待更换或者维修的最小部件。

本发明实施例提供了一种燃气轮机的故障诊断方法和装置。接收燃气轮机的运行数据；将运行数据与历史运行数据进行比对，判断运行数据是否发生故障；在判断结果为是的情况下，计算运行数据的故障隶属度值，依据故障隶属度值确定故障类型，只需要监测少数几个参数就能真实反映出特定故障，降低了数据处理的数量；同时，根据实际运行数据的快速定量化进行故障诊断，避免了依靠专家诊断经验进行故障诊断的主观性风险，从而能够达到燃气轮机在实际运行中快速、客观的故障诊断的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一提供的一种燃气轮机的故障诊断方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种燃气轮机的故障诊断方法的架构示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种燃气轮机的故障诊断装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。

还需要说明是，本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。

实施例一

第一方面，本发明实施例提供一种燃气轮机的故障诊断方法，图1为本发明实施例一提供的一种燃气轮机的故障诊断方法的流程示意图；如图1所示，本申请实施例提供的燃气轮机的故障诊断方法包括：

步骤S102，接收燃气轮机的运行数据；

可选的，本申请实施例在步骤S102接收燃气轮机的运行数据之前，本申请实施例提供的燃气轮机的故障诊断方法还包括：从预先获取的历史运行数据中获取故障数据集；依据故障数据集获取燃气轮机发生故障前后各监测数据的第一变化速率；依据变化速率确定各故障对应的特征参数；根据特征参数的第二变化速率，确定各故障的特征参数的权重和故障隶属度阈值。

具体的，图2为本发明实施例一提供的实施例一提供的一种燃气轮机的故障诊断方法的架构示意图，如图2所示，本申请实施例提供的燃气轮机的故障诊断方法中，从预先获取的历史运行数据中获取故障数据集具体可以为：收集历史运行数据，形成各工况正常运行的历史运行数据集和已知故障事件的故障数据集；

其中，历史运行数据包括：燃气轮机各工况正常运行的历史运行数据集和故障事件的故障数据集；其中，工况包括：燃气轮机机组负荷、进入压气机的空气温度以及空气在压气机中的压缩比都相同的运行状态。

具体的，燃气轮机的工况是指机组负荷、进入压气机的空气温度以及空气在压气机中的压缩比都相同的运行状态；收集正常运行以及历史发生的已知故障数据，形成各工况正常运行的历史运行数据集和已知故障事件的故障数据集，此时收集的正常运行数据和故障收集都为可监测到的所有数据，避免数据遗漏。

可选的，依据故障数据集获取燃气轮机发生故障前后各监测数据的第一变化速率包括：

其中，A

具体的，根据故障事件的故障数据集，获得发生故障前后各监测数据的变化速率，根据变化速率的大小确定各故障的特征参数。

在一种优选示例中，当发生空气过滤器故障时，可以根据各参数变化速率的排序，一般选取不大于10个参数作为空气过滤器故障的特征参数，其他故障类型的特征参数选取以此类推。

进一步地，可选的，确定各故障的特征参数的权重和故障隶属度阈值包括：

确定各故障的特征参数的权重包括：

其中，w

需要说明的是，当故障有特征参数j个时，各特征参数权重的计算方法如上。

确定各故障的特征参数的故障隶属度阈值包括：

其中，

本申请实施例提供的燃气轮机的故障诊断方法为保障机组的安全性，一般取故障F发生若干次时

进一步地，可选的，本申请实施例在从预先获取的历史运行数据中获取故障数据集之前，本申请实施例提供的燃气轮机的故障诊断方法还包括：对历史运行数据中的故障进行划分，得到燃气轮机的故障最小单元，其中，故障最小单元为发生故障后燃气轮机待更换或者维修的最小部件。

其中，待更换或者维修的最小部件可以为燃气轮机中的：压气机叶片故障、透平叶片故障，轴承故障，空气过滤器故障，转子不对中故障，转子不平衡故障等。

步骤S104，将运行数据与历史运行数据进行比对，判断运行数据是否发生故障；

步骤S106，在判断结果为是的情况下，计算运行数据的故障隶属度值，依据故障隶属度值确定故障类型。

其中，步骤S106中依据故障隶属度值确定故障类型包括：判断故障隶属度值是否大于或等于各故障的特征参数的故障隶属度阈值；在判断结果为是的情况下，确定燃气轮机发生的故障为故障隶属度阈值所属的故障；在判断结果为否的情况下，确定燃气轮机发生的故障并非故障隶属度阈值所属的故障。

具体的，判断运行数据是否发生故障；在判断结果为是的情况下，计算运行数据的故障隶属度值，依据故障隶属度值确定故障类型，以此完成燃气轮机的快速故障诊断，实现了各故障的特征参数降维，只需要监测少数几个参数就能真实反映出特定故障，降低了数据处理的数量；同时，根据实际运行数据的快速定量化进行故障诊断，避免了依靠专家诊断经验进行故障诊断的主观性风险。

需要说明的是，当燃气轮机发生了历史上未曾发生过的故障时，并且与该工况正常运行的历史运行数据集比对超过报警值，经诊断专家判断后经检修验证故障类型，再重新确定该故障的特征参数以及故障隶属度阈值，从而便于在后续故障诊断中应用。

通过本申请实施例提供的燃气轮机的故障诊断方法，通过故障隶属度数值定量化确定燃气轮机故障类型，燃气轮机在实际运行中快速进行故障诊断，只需要监测少数几个参数就能真实反映出特定故障，实现了各故障的特征参数降维，降低了数据处理的数量；同时，根据实际运行数据的快速定量化进行故障诊断，避免了依靠专家诊断经验进行故障诊断的主观性风险，从而能够达到燃气轮机在实际运行中快速、客观的故障诊断的技术效果。

实施例二

第二方面，本发明实施例提供一种燃气轮机的故障诊断装置，图3为本发明实施例二提供的一种燃气轮机的故障诊断装置的示意图，如图3所示，本申请实施例提供的燃气轮机的故障诊断装置包括：接收模块32，用于接收燃气轮机的运行数据；比对模块34，用于将运行数据与历史运行数据进行比对，判断运行数据是否发生故障；类型确定模块36，用于在判断结果为是的情况下，计算运行数据的故障隶属度值，依据故障隶属度值确定故障类型。

可选的，本申请实施例提供的燃气轮机的故障诊断装置还包括：获取模块，用于在接收燃气轮机的运行数据之前，从预先获取的历史运行数据中获取故障数据集；第一计算模块，用于依据故障数据集获取燃气轮机发生故障前后各监测数据的第一变化速率；第二计算模块，用于依据变化速率确定各故障对应的特征参数；第三计算模块，用于根据特征参数的第二变化速率，确定各故障的特征参数的权重和故障隶属度阈值。

进一步，可选的，本申请实施例提供的燃气轮机的故障诊断装置还包括：划分模块，用于在从预先获取的历史运行数据中获取故障数据集之前，对历史运行数据中的故障进行划分，得到燃气轮机的故障最小单元，其中，故障最小单元为发生故障后燃气轮机待更换或者维修的最小部件。

本发明实施例提供了一种燃气轮机的故障诊断装置。接收燃气轮机的运行数据；将运行数据与历史运行数据进行比对，判断运行数据是否发生故障；在判断结果为是的情况下，计算运行数据的故障隶属度值，依据故障隶属度值确定故障类型，只需要监测少数几个参数就能真实反映出特定故障，降低了数据处理的数量；同时，根据实际运行数据的快速定量化进行故障诊断，避免了依靠专家诊断经验进行故障诊断的主观性风险，从而能够达到燃气轮机在实际运行中快速、客观的故障诊断的技术效果。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。