【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽轮机蒸汽阀门执行机构安全监测领域。
技术介绍
1、目前，汽轮机蒸汽阀门执行机构安全监测主要依靠现场检查并结合少量系统测点进行人工故障判断，该方法对现场工作人员专业性要求较高，且难以实现全面的检修维护。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决现有汽轮机蒸汽阀门执行机构安全监测存在故障判断准确性差的问题，现提供一种基于龙伯格观测器的执行机构运动状态监测方法。
2、本专利技术所述的一种基于龙伯格观测器的执行机构运动状态监测方法，该方法包括：
3、步骤一、根据待观测的蒸汽阀门及执行机构的结构，建立蒸汽阀门及执行机构的物理模型，利用所述物理模型建立数学平衡方程；
4、步骤二、利用压力传感器和位移传感器分别采集汽轮机蒸汽阀门执行机构内油缸内的油压和阀门的位移量；将所述压力信号和位移信号代入所述数学平衡方程，获得系统模型；
5、步骤三、利用所述系统模型，建立龙伯格观测器增益矩阵l；
6、步骤四、对所述龙伯格观测器增益矩阵l中的增益进行观测，判断系统是否出现卡涩或运动部件脱落。
7、本专利技术中，轮机执行机构为弹簧复位液压开启式，开启由抗燃油压力驱动，在油压的作用下，执行机构克服蒸汽在阀门上作用力、摩擦力、阀门本身的重力等开启阀门，而关闭则靠弹簧力。物理受力模型如附图1所示，因此，建立受力数学模型。
8、进一步地，本专利技术中，步骤一中，数学平衡方程为：
9、f惯＝fd-fk-ff-fs
10、式中：fd为执行机构的驱动力；fk为操纵座弹簧力；ff为摩擦阻力；fs为阀门蒸汽力；f惯为执行机构惯性力。
11、进一步地，本专利技术中，步骤二中，系统模型为：
12、
13、式中：x为阀门位移，m为动质量，k为弹簧刚度，a为弹簧预压缩量，τ为阻尼系数，a和b为蒸汽力变常数，a和b的具体数值受x的位置和主蒸汽参数影响。
14、进一步地，本专利技术中，步骤三中，利用所述系统模型，建立龙伯格观测器增益矩阵l的具体方法为：
15、汽轮机蒸汽阀门受力附图2所示，除中间死区位置外，其余两段曲线均可视为线性曲线，且曲线形式与弹簧力高度相似，因此可将蒸汽力和弹簧力融合为fy，将蒸汽力和弹簧力融合为fy，fy＝a'x+b'，系统模型改写为：
16、
17、其中，a'为蒸汽力和弹簧力融合后的比例系数，b'为常数，为阀门运动速度，为阀门运动的加速度；根据现代控制工程理论的空间状态方程：
18、
19、其中，e是空间状态方程的系统矩阵，f是空间状态方程的控制矩阵，c是空间状态方程的输出矩阵，d是空间状态方程的直接传递矩阵；
20、以力fd-b'为输入，以阀门运动速度为输出，获得：
21、
22、式中，u＝fd-b'，输出变量y＝x；
23、设为x的估计值，估计值的输出，则空间状态方程的反馈方程为：
24、
25、将空间状态方程与空间状态方程的反馈方程相减获取有误差方程如下：
26、
27、令即：
28、
29、误差系统矩阵为：
30、
31、设执行机构龙伯格观测器增益矩阵l为：
32、
33、所述l1、l2为龙伯格观测器增益矩阵l的两个元素；令ex的极限值为0时，矩阵e-lc的特征值小于0，获取执行机构龙伯格观测器增益矩阵l的数值。
34、进一步地，本专利技术中，步骤四中，判断系统运动过程中是否出现故障写的具体方法为：
35、当龙伯格观测器增益矩阵l的两个元素l1逐渐减小，l2逐渐增大，则判定系统出现卡涩故障；
36、当龙伯格观测器增益矩阵l的两个元素l1逐渐增大、l2逐渐增大，则判定系统出现运动部件脱落故障。
37、本专利技术采用对龙伯格观测器增益矩阵的参数进行观测，实现对系统的故障进行判断，对蒸汽阀门执行机构进行监测，判断其运动状态、摩擦以及关键参数是否存在异常情况，从而提早发现如阀门卡涩、液压系统卡涩的问题。有效的提高了故障判断的准确性。
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1.一种基于龙伯格观测器的执行机构运动状态监测方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于龙伯格观测器的执行机构运动状态监测方法，其特征在于，步骤一中，数学平衡方程为：
3.根据权利要求2所述的一种基于龙伯格观测器的执行机构运动状态监测方法，其特征在于，步骤二中，系统模型为：
4.根据权利要求3所述的一种基于龙伯格观测器的执行机构运动状态监测方法，其特征在于，步骤三中，利用所述系统模型，建立龙伯格观测器增益矩阵L的具体方法为：
5.根据权利要求1、2或3所述的一种基于龙伯格观测器的执行机构运动状态监测方法，其特征在于，步骤四中，判断系统运动过程中是否出现故障写的具体方法为：
【技术特征摘要】
1.一种基于龙伯格观测器的执行机构运动状态监测方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于龙伯格观测器的执行机构运动状态监测方法，其特征在于，步骤一中，数学平衡方程为：
3.根据权利要求2所述的一种基于龙伯格观测器的执行机构运动状态监测方法，其特征在于，步骤二中，系统模型为：
【专利技术属性】
技术研发人员：王程乘，张玖，董永超，唐蕊，尉坤，王文博，
申请(专利权)人：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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