本科毕业论文舰用燃气轮机某关键部件故障诊断方法研究.docx

1、本科毕业论文舰用燃气轮机某关键部件故障诊断方法研究舰用燃气轮机某关键部件故障诊断方法研究毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学

2、校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位

3、论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（

4、对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订

5、顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订摘 要燃气轮机的关键部件之一滚动轴承是机械设备运行过程中产生最易产生故障的零件，它运行的正常与否直接影响到整台机器的性能。防止故障升级，发生灾难性事故。所以对滚动轴承故障诊断技术进行探讨和学习就具有十分重要的意义。本文主要以燃气轮机的滚动轴承为研究对象，利用测量的轴承振动信号参数来进行故障诊断，利用神经网络技术对某一动态的模拟原理，应用到对滚动轴承故障诊断的具体方面，设计并构建了基于BP神经网络和自适应模糊神经网络（Adaptive Network Fuzzy Inference System）的滚动轴承故

6、障诊断系统，在MATLAB软件里对构造的训练样本进行训练，利用训练完成后的神经网络我们就可以对滚动状态故障进行诊断。关键词：滚动轴承；BP神经网络；模糊神经网络AbstractRolling bearing is one of the most ordinary parts in mechanical machine, its running state can influence the performance of the whole machine directly, the aircraft stabilizer health status need to be monitored i

7、n real time to ensure the aircraft fly safety. so it is important to study the technology of fault diagnosis for rolling bearing.On the basis of analyzing the fault mechanism and vibration signal characteristics of rolling bearing systematically, and after analyzing and processing the vibration sign

8、als of right and fault state of rolling bearing, partial appropriate feature parameters are selected as the input of the neural network according to the time and frequency domain characteristics of parameters in this thesis. and the fault diagnosis system for rolling bearing based on BP neural netwo

9、rk is built up. Finally,and fuzzy artificial neural network diagnosis technique the training set of right and fault states of rolling bearing is built up by using the measuring data of rolling bearing from former research, the neural network model is trained on the platform of Matlab software.the op

10、erating state of rolling bearing has been diagnosed by using the above network which has been trained well.Keywords: rolling bearing; BP neural network; fuzzy artificial neural network目 录1 绪 论 11.1 课题背景和研究的意义 11.1.1 研究背景 11.1.2 研究意义 21.2 国内外故障诊断技术研究现状 31.2.1 国外现状 31.2.2 国内现状 41.3 研究内容 52 燃气轮机关键部件故障诊

11、断的总体方案设计 72.1 滚动轴承故障的总体方案设计 72.2 滚动轴承机理及故障类型 72.2.1 滚动轴承基本结构 82.2.2 滚动轴承故障类型 92.3 滚动轴承参数选取及处理 103故障诊断方法 133.1 BP神经网络 133.1.1 BP神经网络原理 133.1.2 BP神经网络诊断方法 143.2 自适应模糊神经网络（ANFIS） 173.2.1 自适应模糊神经网络（ANFIS）结构 183.2.2 自适应模糊神经网络（ANFIS）原理 203.2.3 自适应模糊神经网络（ANFIS）诊断方法 214 滚动轴承BP神经网络故障诊断试验研究 254.1 故障诊断模型建立 254

12、.1.1 各层节点数确定 254.1.2 初始权值的选择 274.1.3 期望误差和学习率选取 274.2 轴承故障诊断的仿真试验研究 274.2.1 样本选取 274.2.2 神经网络的训练 294.2.3 神经网络的测试 305 基于自适应模糊神经网络（ANFIS）的故障诊断试验研究 325.1 诊断模型的建立 325.1.1 样本的选取 325.1.2 输入样本的模糊化处理 335.1.3 输出结果的去模糊化处理 345.2 轴承故障诊断仿真与结果 346 不同神经网络故障诊断结果与分析 387 结 论 39结束语 40致 谢 41参考文献 42附录 BP神经网络故障诊断源程序清单 43

13、附录 自适应模糊神经网络（ANFIS）诊断源程序清单 481 绪 论 1.1 课题背景和研究的意义1.1.1 研究背景 作为新型的动力设备，燃气轮机具有结构紧凑、安全可靠、运行平稳，具有较高的热效率，可以快速启动并带动负载等优点，而日益受到人们的重视，应用范围也越来越广。燃气轮机在陆上和航海交通领域中也占有越来越重要的地位，由于其较高的热效率和较小的排气污染，在能源和电力部门也日益成为动力设备的主流产品，它们一旦发生事故或出现故障就会给生产经营造成极其严重的影响。因此维护燃气轮机在正常状态下运行，避免或及时诊断处理燃气轮机运行故障就显得尤为重要。由于燃气轮机故障诊断和状态监控能大大提高机组运行

14、的安全性和可靠性，大幅度降低维护和维修成本，所以燃气轮机故障诊断模型的研究有着重要的理论意义和较高的应用价值。滚动轴承是燃气轮机最重要的零件之一，其运行状态直接影响整台燃气轮机的性能，同时对燃气轮机和操作人员的安全也会造成重大影响。轴承的故障会导致燃气轮机设备的剧烈振动，产生刺耳的噪声，严重时会引起设备损坏、动力停止甚至机械事故，且燃气轮机滚动轴承造成的事故往往是突发的，若在交通运输中还会引发重大的交通事故，造成人员伤亡。据统计，约45%的燃气轮机故障是由于轴承的故障所引起的。因此，对滚动轴承进行故障诊断和状态预测具有重要的实际意义，也是燃气轮机故障诊断领域的重点之一。此外，与其他机械零部件相

15、比，滚动轴承有一个很大的特点，其寿命离散性很大。有的轴承已大大超过设计寿命而依然完好地工作，而有的轴承远未达到设计寿命就出现了各种故障。所以，如果按照设计寿命对轴承进行定时维修，则势必出现以下情形:一方面，把超过设计寿命而完好工作的轴承拆下来作为报废处理，造成浪费。另一方面，把未达到设计寿命而出现故障的轴承坚持使用到定时维修时拆下来作为报废处理，使得机械在轴承出现故障后和拆下前这段时间内工作精度下降，或者未到维修时间就出现严重故障，导致整个机械出现严重事故。由此看来，滚动轴承故障的准确诊断可以减少或杜绝事故的发生，最大限度地发挥轴承的工作潜力，节约开支，具有重大意义。1.1.2 研究意义 作为一个典型的复杂机械系统，燃气轮机是由大量相互联系但工作过程又彼此不同的部件组成，在恶劣的工作条件（高温、高压、强腐蚀、高密度的能量释放）使其成为整个动力系统中故障的敏感多发部位，其故障的发生和发展具有快速和破坏性极大的特点。因此，对燃气轮机进行故障诊断方法及其应用进行研究，有效判断故障类型，准确确定故障位置，从而节省了大量时间和资金，具有较高的经济应用价值。其研究的主要意义。(1) 增加设备的安全性有效的燃气轮机故障诊断系统可以帮