一种燃气轮机电动执行器故障识别的方法技术

本发明专利技术公开了属于燃气轮机控制系统故障检测技术领域的一种燃气轮机电动执行器的故障识别方法，包括：确定电动执行器非线性模型；将非线性分量添加到观测器中；计算残差信号；确定残差信号和故障之间的关系；本发明专利技术引入与残差成正比的反馈，确保观测器处于滑动模式，进行故障估计。本发明专利技术可以检测并准确估计故障的实时值，无需使用额外的传感器来测量燃气轮机电动执行器状态向量的所有元素，为开展燃气轮机电动执行器的故障识别研究奠定基础；对于燃气轮机控制系统执行器故障识别的理论研究与工程应用具有十分重要的现实意义。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机电动执行器故障识别的方法
本专利技术属于燃气轮机控制系统故障检测
，特别涉及一种燃气轮机电动执行器的故障识别方法。
技术介绍
燃气轮机以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功，是一种复杂的动力设备。燃气轮机虽然具有启动快、噪声低、体积小、功率大等一系列先进技术特点，但是其结构复杂，工作在高温、高压的恶劣环境下，容易发生各种故障。据统计，80％的燃气轮机控制系统故障是由执行器或传感器引起的。电动执行器作为一种广泛应用于燃气轮机中的执行单元，其能源取用方便，信号传递迅速，但结构复杂，防爆性能较差。因此，电动执行器能否正常工作对机组运行和人员安全至关重要。目前国内相关研究主要集中在燃气轮机本体的状态监测与故障诊断方面，针对燃气轮机控制系统执行器故障识别的理论研究与工程应用存在不足。因此，开展燃气轮机电动执行器的故障识别研究具有重大的现实意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种燃气轮机电动执行器的故障识别方法，包括：确定电动执行器非线性模型；将非线性分量添加到观测器中；计算残差信号；确定残本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机电动执行器的故障识别方法，包括：确定电动执行器非线性模型；将非线性分量添加到观测器中；计算残差信号；确定残差信号和故障之间的关系；引入与残差成正比的反馈；确保观测器处于滑动模式和进行故障估计；其特征在于，所述燃气轮机电动执行器非线性模型为：/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机电动执行器的故障识别方法，包括：确定电动执行器非线性模型；将非线性分量添加到观测器中；计算残差信号；确定残差信号和故障之间的关系；引入与残差成正比的反馈；确保观测器处于滑动模式和进行故障估计；其特征在于，所述燃气轮机电动执行器非线性模型为：



式中，x是电动执行器的状态向量；y是由传感器测量的状态变量的向量；u是控制信号；f是故障向量；A是系统动力学矩阵；B是控制信号的增益向量；C是确定系统非线性部分的向量；D是连接状态向量和测量向量的输出矩阵；E是故障位置的故障矩阵；
上式中各向量和矩阵为：












式中，θb是减速器输出轴的角度，rad；是减速器输出轴的转速，r/s；θt是电动机转子的角度，rad；是电动机转子的转速，r/s；I是电流，A；K是电枢电感，H；i是减速比；lr是反电动势系数，Vs/rad；ln是减速器的粘滞摩擦系数，Nms/rad；lh是电动机的粘滞摩擦系数，Nms/rad；lv是扭矩系数，Nm/A；kbg是减速器和的干摩擦系数，Nm；ktg是电动机的干摩擦系数，Nm；sign是符号函数；J是电机轴的转动惯量，kg·m2；R是定子电阻，Ω；m是执行器输出轴力矩，Nm；w是机械传动的刚度系数，N/m。


2.根据权利要求1所述燃气轮机电动执行器的故障识别方法，其特征在于，所述观测器为：



式中，是观测器的状态向量；是观测器的输出信号；是观测器的动力学矩阵；是控制信号；是连接状态向量和输出信号的向量；是包含了观测器中系统非线性部分的向量；Q是观测器中使用状态变量的矩阵；H(r)是反馈向量；r是残差...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文广，汪洋，沈炀智，李浩瀚，贺东旭，王玮，田文利，刘延泉，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11