關鍵設備故障預示與運行安全保障的新理論和新技術

《關鍵設備故障預示與運行安全保障的新理論和新技術》是依託西安交通大學，由訾艷陽擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：關鍵設備故障預示與運行安全保障的新理論和新技術
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：訾艷陽
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

針對國民經濟和國防建設中的航空發動機、汽輪發電機組、連鑄連軋機組等關鍵設備運行過程中的故障及可能引發的災難性事故，提出故障預示與運行安全保障的新理論與新技術。基於故障既是狀態(設備性能和狀況)又是過程(故障萌生和擴展)這一本質屬性，利用運行過程中機械設備的模型、狀態參數、動態回響和故障徵兆進行監測、診斷，深入研究設備故障預示與運行安全保障的基礎科學問題和工程實用技術，包括運行狀態下故障建模和動態演化機理、基於定量診斷的故障預示原理、基於特徵增強的微弱故障預示技術、多故障特徵提取與識別的理論和方法、基於狀態信息的運行可靠性的安全保障技術。研究工作源於學科前沿和工程實際的迫切需求，提供具有普遍意義的新理論與新技術，有效提高機械設備服役性能、避免故障停機的經濟損失和預防重大事故的發生，以滿足機械、運載、能源、冶金、石化等國民經濟行業的迫切需要，具有重要的理論意義與實用價值。

結題摘要

針對航空發動機、風電裝備等關鍵設備，全面深入地研究了故障預示與運行安全保障的新理論和新技術。採用理論研究、數值仿真、試驗研究和工程驗證相結合的方法，開展了運行狀態下故障建模和動態演化機理、基於定量診斷的故障預示原理、基於特徵增強的微弱故障預示技術、多故障特徵提取與識別的理論和方法、基於狀態信息的運行可靠性的安全保障技術等先進的理論和方法的研究。突出的進展有：提出了旋轉機械關鍵零部件故障動力學建模的新方法，利用模型研究多物理場故障發展與動態演化規律，揭示故障與動態回響之間的映射關係；提出了空間分組的時域信號自動快速並行跟蹤掃描、定窗寬多層分類建模以及基於模型元素的數值閾與特徵閾故障自動檢測的集成方法，解決了此前國內外的設備健康監測與故障診斷系統不能對各類承受強衝擊、頻繁變速變載的複雜設備群實施並行實時跟蹤監測與快速線上故障檢測的問題；提出了基於滑移向量特徵序列的最優帶通濾波器、頻帶熵的最優帶通濾波器、循環維納濾波器等特徵自適應增強處理方法，實現了微弱故障的早期預示；提出了基於內積變換原理的基函式匹配評價思想，通過內積變換提取動態信號中的故障特徵，獲得不同物理意義並符合工程實際的故障特徵信息，實現科學、正確的狀態監測與故障診斷；提出了多種基於機械設備運行狀態的可靠性評估與剩餘壽命預測方法，對航空發動機主軸承等部件可靠性以及剩餘壽命進行了有效評估，揭示設備的性能退化規律，為保障設備安全可靠運行提供了可靠依據。 本項目研究成果有效地預示了機械設備故障的發生和發展並保障了設備的運行安全，有關研究成果成功套用於航空發動機、連鑄連軋機組、大型風電裝備、精密數控工具機、艦船傳動裝置、電力機車走行部等裝備的故障預示與評估，研製了相應的健康監測軟硬體系統，達到了工程實用化程度，為關鍵設備故障預示與運行安全保障提供了理論與技術支持。