به عنوان منبع اصلی تامین برق در ایران، نیروی حرارتی کارخانه ها با فشارهای رقابتی فزاینده ای برای برآوردن الزامات نظارتی سختگیرانه برای انتشار گازهای گلخانه ای مضر و دی اکسید کربن مواجه هستند. چنین چالش های خارجی، شرکت های برق در ایران را مجبور می کند تا به طور مداوم بازده تبدیل انرژی واحدهای تولید را بهبود ببخشند. یک راه مستقیم برای کاهش اتلاف انرژی، افزایش در دسترس بودن تجهیزات مولد انرژی با جلوگیری از خطاهای فاجعه بار آنها یا انجام اقدامات تعمیر و نگهداری به موقع در خطاها است. تولید برق قابل اعتماد با حفظ مداوم وضعیت سالم تجهیزات، یک کار مهم و پرزحمت است که به تلاش زیادی از جمله تجزیه و تحلیل عمیق سیستم هدف و استراتژی های پیاده سازی نیاز دارد. به طور سنتی، در دسترس بودن سیستم از طریق فعالیت های تعمیر و نگهداری به عنوان راهی کارآمد برای اطمینان از سطح رضایت بخشی از قابلیت اطمینان در طول عمر مفید سیستم، بهبود یافته است. فعالیت های تعمیر و نگهداری به دو دسته کلی تقسیم می شوند. تعمیر و نگهداری اصلاحی و نگهداری پیشگیرانه در مفهوم تعمیر و نگهداری اصلاحی (که “نگهداری Break-down” یا “نگهداری از کار تا خرابی (run-to-failure)” نیز نامیده می شود)، اقدامات تعمیر و نگهداری فقط در هنگام خرابی یک سیستم (یا تجهیزات) انجام می شود. از آنجایی که تعمیر و نگهداری پیشگیرانه بدون توجه به وضعیت یک سیستم در یک بازه زمانی ثابت انجام می شود، نیاز به نفوذ به سیستم برای جایگزینی قطعات یا زیرسیستم ها دارد و تا زمانی که کار تعمیر و نگهداری تکمیل شود از سرویس خارج می شود.

با این حال، معمولاً خرابی سیستم از طریق فعالیت های تعمیر و نگهداری پیشگیرانه کاملاً اجتناب ناپذیر است. هزینه نگهداری (پیشگیرانه) به بخش عمده ای از کل هزینه عملیاتی در صنایع مختلف از جمله صنعت تولید برق تبدیل شده است.

با رشد سریع فن‌آوری‌های سنجش و محاسبات، نگهداری مبتنی بر وضعیت (CBM) به‌عنوان یک رویکرد تعمیر و نگهداری بدون نقص توجه روزافزونی را به خود جلب کرده است. در مفهوم CBM، یک مهندس سیستم، وضعیت یک سیستم را بر اساس اطلاعات سلامت جمع آوری شده از طریق نظارت مستمر یا بازرسی منظم سیستم ارزیابی می کند. هدف CBM جلوگیری از نفوذ غیرضروری تعمیر و نگهداری با انجام اقدامات تعمیر و نگهداری تنها در مواقعی است که مشکوک به وجود شواهد غیرعادی یا خرابی قریب الوقوع یک سیستم است. هزینه نگهداری را می توان با به حداقل رساندن عملیات تعمیر و نگهداری غیر ضروری تحت مفهوم CBM تا حد زیادی کاهش داد. علاوه بر این، ما می توانیم ایمنی عملیاتی را بهبود بخشیم و شدت خرابی های حین سرویس را با به کارگیری صحیح رویکرد CBM کاهش دهیم. وضعیت سلامت یک سیستم توسط پارامترهایی که به طور مداوم در CBM پایش می شوند، ارزیابی می شود. این نوع پایش وضعیت، پایش غیرمستقیم وضعیت نامیده می شود، در مقابل نظارت بر وضعیت مستقیم که وضعیت واقعی سیستم را اندازه گیری می کند. نمونه های معمولی از پایش غیرمستقیم وضعیت در صنعت برنامه های کاربردی شامل پایش ارتعاشات، پایش حرارتی، و تجزیه و تحلیل زباله های نفتی است. با این حال، اندازه‌گیری‌های پارامتر معمولاً حاوی نویزهایی از جمله خطاهای اندازه‌گیری هستند، بنابراین ممکن است وضعیت دقیق سیستم پایش شده را نشان ندهند.

انگیزه این مقاله خرابی ناگهانی یک ژنراتور توربین بخار در یک نیروگاه حرارتی است. خرابی سیستم تولید برق می تواند فاجعه بار باشد، به ویژه در فصول زمستان برای ساکنان تحت آب و هوای سرد، و در طول فصول تابستان برای ساکنان تحت آب و هوای گرم. چنین سیستم تولید برق از طریق تعدادی از دستگاه های نظارتی (مانند شتاب سنج ها و دماسنج ها) نظارت شده است. زیرا داده‌های خام اندازه‌گیری شده از چنین دستگاه‌های نظارتی حاوی عناصر نویزدار هستند که محیط کار را منعکس می‌کنند. شرایط و همچنین سیگنال‌های معنی‌دار مرتبط با سلامت سیستم، نظارت مستقیم بر داده‌های خام ممکن است مانع از تشخیص زودهنگام ناهنجاری‌های سیستم پایش شده، مانند مثال ما شود. با این وجود، می‌توان انتظار داشت که پیش‌ماده‌ای برای خرابی سیستم وجود داشته باشد که با خراب شدن سیستم قابل تشخیص باشد.

این مقاله یک طرح پایش وضعیت را با استفاده از طیف های انرژی تولید شده از تکنیک های پردازش سیگنال مانند تجزیه و تحلیل موجک (wavelet) برای تشخیص زودهنگام عیب یک ژنراتور توربین بخار پیشنهاد می کند. تکنیک‌های پردازش سیگنال به ما کمک می‌کنند ویژگی‌های مفیدی را از داده‌های خام برای تشخیص خطا یا پیش‌بینی خطا استخراج کنیم. تبدیل موجک به عنوان یک تکنیک پردازش سیگنال با علاقه روزافزون، ابزار قدرتمندی برای تجزیه و تحلیل سیگنال‌های پر سر و صدایی است که در زمینه‌های مختلف کاربرد، مانند نویز زدایی، تخمین تابع، تشخیص نقطه تغییر، مسئله معکوس، اجزای اصلی، تجزیه و تحلیل دیسکریمینیشن و رگرسیون ایجاد می‌شوند. کاربردهای موجک برای تشخیص یا پیش بینی عیب شامل مکانیسم‌های بادامک، سیستم‌های چرخ دنده، شارژر فشاری روی بار ترانسفورماتور قدرت (OLTC)، روتورها در یک ماشین dc بدون جاروبک، و توربین‌های بادی است. پس از استخراج طیف‌های انرژی با استفاده از تبدیل موجک گسسته در پنجره‌های از پیش تعیین‌شده، هدف ما نظارت بر پروفایل‌های انرژی یک فرم خطی است که ممکن است تغییرات شرایط معنی‌داری را در یک ژنراتور توربین بخار نشان دهد، از طریق یک نمودار کنترل چند متغیره برای تشخیص زودهنگام ناهنجاری ژنراتور برق انجام می شود.