專利名稱：汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法。
背景技術(shù)：
大型汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件的碰摩是運(yùn)行中常見的故障。隨著大型機(jī)組對效率要求不斷提高，動(dòng)靜間隙變小，碰摩故障發(fā)生的可能性增加。碰摩使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生非常復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，輕者使機(jī)組出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)，嚴(yán)重的可造成轉(zhuǎn)軸永久性彎曲，甚至整個(gè)軸系毀壞。大型汽輪發(fā)電機(jī)組在工作轉(zhuǎn)速下發(fā)生碰摩故障時(shí)，其振幅變化形式有所不同。其中，波動(dòng)型碰摩故障的振幅在一定范圍波動(dòng)，可以持續(xù)很長時(shí)間。這屬于連續(xù)的、輕微的碰摩故障。碰摩振動(dòng)故障的準(zhǔn)確分析診斷對確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，防止重大事故發(fā)生具有重要
眉、ο通常，大型汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障分析工作，由具有一定現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員通過分析振動(dòng)數(shù)據(jù)完成，由此帶來分析工作對專業(yè)人員的依賴程度較高的問題， 并且無法做到汽輪發(fā)電機(jī)組碰摩故障實(shí)時(shí)自動(dòng)在線監(jiān)測、分析辨識。因此，提出一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法就顯得十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法，通過采集機(jī)組運(yùn)行中轉(zhuǎn)子的軸承座通頻振動(dòng)數(shù)據(jù)，對機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)自動(dòng)在線監(jiān)測、 分析辨識，提高汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障分析的效率和準(zhǔn)確性。技術(shù)方案是，一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法，其特征是所述方法包括步驟1 設(shè)定第一時(shí)長T1、第二時(shí)長T2、步進(jìn)長度t，并令步進(jìn)總長度= 0 ；步驟2 實(shí)時(shí)采集機(jī)組轉(zhuǎn)子一側(cè)軸承座振動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)算并存儲通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)
Adct ；步驟3 判斷步進(jìn)總長度tSUffl是否大于等于第一時(shí)長T1,如果是，則執(zhí)行步驟4 ；否則，令步進(jìn)總長度tSUffl增加1個(gè)步進(jìn)長度t，返回步驟2 ；步驟4 獲取步驟2中存儲的所有通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)Adrt的最大值A(chǔ)md并存儲；步驟5 判斷是否達(dá)到第二時(shí)長T2,如果是，則執(zhí)行步驟6 ；否則，令步進(jìn)總長度tSUffl =0，返回步驟2 ；步驟6 按照存儲時(shí)間的先后順序，將通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)Adrt的最大值A(chǔ)md排成通
一T
頻振動(dòng)幅值極值序列μ^}，其中，)=l· 2，+++，f ；步驟7 計(jì)算通頻振動(dòng)幅值極值序列{4""}的極值點(diǎn)，并將所有極值點(diǎn)組成極值點(diǎn)序列Mfx)，k = 1，2，. . .，P，P為極值點(diǎn)序列Mf1}的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；
步驟8:將極值點(diǎn)序列Kflx沖的數(shù)據(jù)按大小順序排列，得到最終極值點(diǎn)序列步驟9 計(jì)算最終極值點(diǎn)序列{Λη-1 1χ}的前q項(xiàng)均值μ f、后q項(xiàng)均值y b以及y f和 μ b的差值的絕對值dfb，其中？ = ^，[ ·]代表取整運(yùn)算；步驟10 判定機(jī)組軸系是否發(fā)生波動(dòng)型碰摩故障。所述計(jì)算通頻振動(dòng)幅值極值序列{《"}的極值點(diǎn)包括步驟101 利用公式< -^l計(jì)算通頻振動(dòng)幅值極值序列丨^"d丨的一階差分
τ
其中，j = 1，2，3，...，m-l， = ^1; aj ‘A步驟102 如果滿足條件=0且< x<2 <0，或者滿足條件< X^1 <0，則^； 為通頻振動(dòng)幅值極值序列{」；""}的極值點(diǎn)。所述計(jì)算最終極值點(diǎn)序列的前q項(xiàng)均值μ ￡采用公式/V= 1Mi^rflx。
XaU fk=\所述計(jì)算最終極值點(diǎn)序列^ ,n lfM的后q項(xiàng)均值μ b采用公式從=^ 9 Σ 。
\Ak Sk=p-q+\所述判定機(jī)組軸系是否發(fā)生波動(dòng)型碰摩故障具體是，如果同時(shí)滿足下列條件(1)最終極值點(diǎn)序列{Λη-1 1χ}的前q項(xiàng)均值μ f和后q項(xiàng)均值μ b的差值的絕對值 Clfb大于第一設(shè)定值；(2)極值點(diǎn)序列{<}的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)ρ大于第二設(shè)定值并且小于第三設(shè)定值；則判定機(jī)組軸系發(fā)生波動(dòng)型碰摩故障；否則，判定機(jī)組軸系不發(fā)生波動(dòng)型碰摩故障。所述第一設(shè)定值為12 μ m。所述第二設(shè)定值為5。所述第三設(shè)定值為17。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了機(jī)組軸系轉(zhuǎn)子軸承座振動(dòng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)在線監(jiān)測、分析和計(jì)算， 提高了汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)分析的效率和準(zhǔn)確性。


圖1是汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法流程圖；圖2是汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識示意圖；
圖3是通頻振動(dòng)幅值序列數(shù)據(jù)圖；圖4為通頻振動(dòng)幅值序列一階差分?jǐn)?shù)據(jù)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。圖1是汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法流程圖。圖1中，本發(fā)明提供的汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法包括步驟1 設(shè)定第一時(shí)長T1 = 100秒，第二時(shí)長T2 = 30000秒，步進(jìn)長度t = 1秒， 令步進(jìn)總長度= 0。實(shí)際實(shí)施過程中，第二時(shí)長T2可以取40000彡T2彡30000秒。另外，為了判定機(jī)組軸系是否發(fā)生波動(dòng)型碰摩故障，取第一設(shè)定值D1 = 12 μ m，第二設(shè)定值A(chǔ) = 5，第三設(shè)定值 D3 = 17。步驟2 實(shí)時(shí)采集機(jī)組轉(zhuǎn)子一側(cè)軸承座振動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)算并存儲通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)圖2是汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識示意圖，圖2中，汽輪發(fā)電機(jī)組的軸承座振動(dòng)信號從配置汽輪發(fā)電機(jī)組的監(jiān)視儀表(TSI)獲得。振動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡以及數(shù)據(jù)采集卡插入工業(yè)用微型計(jì)算機(jī)(IPC)提供的插槽內(nèi)。根據(jù)數(shù)據(jù)采集卡的要求，數(shù)據(jù)采集調(diào)理設(shè)備處理來自發(fā)電機(jī)組監(jiān)視儀表(TSI)的軸承座振動(dòng)信號，經(jīng)過處理后的軸承座振動(dòng)信號輸入IPC內(nèi)的相應(yīng)數(shù)據(jù)采集卡。振動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡每一通道技術(shù)參數(shù)為50ks/s，24bit。根據(jù)本發(fā)明提供的方法設(shè)計(jì)具體的汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識程序， 將實(shí)時(shí)辨識程序安裝在工業(yè)用微型計(jì)算機(jī)(IPC)內(nèi)。汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識程序中的一次分析循環(huán)過程，包括實(shí)時(shí)分析方法中涉及的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集及存儲、通頻振動(dòng)幅值極值點(diǎn)實(shí)時(shí)計(jì)算及碰摩故障實(shí)時(shí)判別等一系列計(jì)算分析驗(yàn)證環(huán)節(jié)。工業(yè)用微型計(jì)算機(jī)(IPC)中的實(shí)時(shí)分析程序通過高速振動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)采集機(jī)組低壓轉(zhuǎn)子A側(cè)軸承座振動(dòng)數(shù)據(jù)信號。實(shí)時(shí)存儲通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)Adrt (幅值單位為 μ m)，數(shù)據(jù)是每隔t = 1秒存儲一次。步驟3:判斷步進(jìn)總長度tSUffl是否大于等于第一時(shí)長T1 = 100秒，如果是，則執(zhí)行步驟4 ；否則，令步進(jìn)總長度增加1個(gè)步進(jìn)長度t，即tSUffl = t_+t，返回步驟2。步驟4 獲取步驟2中存儲的所有通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)Adrt的最大值A(chǔ)md并存儲。由于第一時(shí)長T1 = 100秒，步進(jìn)長度t = 1秒，因此在第一時(shí)長T1 = 100秒內(nèi)，存儲的通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)Adrt共有100個(gè)。獲取步驟2中存儲的所有通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)Adrt 的最大值A(chǔ)md，即在100個(gè)通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)Adrt中取得最大值A(chǔ)md。將取得的最大值A(chǔ)md存儲。步驟5 判斷是否達(dá)到第二時(shí)長T2 = 30000秒，如果是，則執(zhí)行步驟6 ；否則，令步進(jìn)總長度t_ = 0，返回步驟2。在第一時(shí)長T1 = 100秒內(nèi)，存儲了 1個(gè)最大值A(chǔ)md。當(dāng)經(jīng)過300個(gè)第一時(shí)長T1后， 達(dá)到第二時(shí)長T2 = 30000秒，則此時(shí)存儲的通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)Adrt的最大值A(chǔ)md的個(gè)數(shù)為 300 個(gè)。步驟6 按照存儲時(shí)間的先后順序，將通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)Adrt的最大值A(chǔ)md排成通頻振動(dòng)幅值極值序列，其中，j = 1,2,...，300。步驟7 計(jì)算通頻振動(dòng)幅值極值序列{」；""}的極值點(diǎn)，并將所有極值點(diǎn)組成極值點(diǎn)序列{<}，k = 1，2，...，P，P為極值點(diǎn)序列ΜΓ}的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。通頻振動(dòng)幅值極值序列{^""}的極值點(diǎn)的計(jì)算過程是步驟101 利用公式< =K -^l計(jì)算通頻振動(dòng)幅值極值序列丨^"d丨的一階差分其中，j = 1，2，3，-,Iii-L^ = T1 = SOOo
aJ ‘1I步驟102 如果滿足條件= 0且# <0，或者滿足條件義χ Λ <0 mAmd
JJ
為通頻振動(dòng)幅值極值序列的極值點(diǎn)。步驟8:將極值點(diǎn)序列Kflx沖的數(shù)據(jù)按大小順序排列，得到最終極值點(diǎn)序列 |^n_iflx ι，讓=1，2，...，po步驟9 計(jì)算最終極值點(diǎn)序列{Λη-1 Χ}的前q項(xiàng)均值μ f、后q項(xiàng)均值μ b以及μ f和 μ 差值的絕對值dfb。計(jì)算最終極值點(diǎn)序列^ jn lfM的前q項(xiàng)均值μ f采用公式
權(quán)利要求
1. 一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法，其特征是所述方法包括 步驟1 設(shè)定第一時(shí)長T1、第二時(shí)長T2、步進(jìn)長度t，并令步進(jìn)總長度tSUffl = 0 ； 步驟2 實(shí)時(shí)采集機(jī)組轉(zhuǎn)子一側(cè)軸承座振動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)算并存儲通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)Adrt ； 步驟3 判斷步進(jìn)總長度tSUffl是否大于等于第一時(shí)長T1,如果是，則執(zhí)行步驟4 ；否則，令步進(jìn)總長度增加1個(gè)步進(jìn)長度t，返回步驟2 ；步驟4 獲取步驟2中存儲的所有通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)Adrt的最大值A(chǔ)md并存儲； 步驟5 判斷是否達(dá)到第二時(shí)長T2,如果是，則執(zhí)行步驟6 ；否則，令步進(jìn)總長度tSUffl = 0，返回步驟2 ；步驟6 按照存儲時(shí)間的先后順序，將通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)Adrt的最大值A(chǔ)md排成通頻振一T動(dòng)幅值極值序列μ^}，其中，)=l· 2，…，f ；步驟7 計(jì)算通頻振動(dòng)幅值極值序列{jf}的極值點(diǎn)，并將所有極值點(diǎn)組成極值點(diǎn)序列 Mfx}，k = 1，2，...，P，P為極值點(diǎn)序列Mfx}的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；步驟8 將極值點(diǎn)序列Mfx沖的數(shù)據(jù)按大小順序排列，得到最終極值點(diǎn)序列Kn-lflx}； 步驟9 計(jì)算最終極值點(diǎn)序列{Λη-Ι 1χ}的前q項(xiàng)均值μ f、后q項(xiàng)均值μ b以及μ f和μ bJfb, p/2, P為偶數(shù)的差值的絕對值dfb，其中“，[ ·]代表取整運(yùn)算；{[pll\ + l, P 為奇數(shù)步驟10 判定機(jī)組軸系是否發(fā)生波動(dòng)型碰摩故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法，其特征是所述計(jì)算通頻振動(dòng)幅值極值序列的極值點(diǎn)包括步驟101 利用公式<計(jì)算通頻振動(dòng)幅值極值序列的一階差分 < ；其τ中，j = 1,2,3, ...，m-l， = #;A步驟102 如果滿足條件=0且< x<2 <0，或者滿足條件< X^1 <0，則^；為通頻振動(dòng)幅值極值序列{^""}的極值點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法，其特征是所述計(jì)算最終極值點(diǎn)序列的前q項(xiàng)均值μ f采用公式/V= 1^iAn-lflX。XaU ik=\
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法，其特征是所述計(jì)算最終極值點(diǎn)序列,lfM的后q項(xiàng)均值U b采用公式從=1 Λ"-aX。\Ak Sk=p-q+\
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法，其特征是所述判定機(jī)組軸系是否發(fā)生波動(dòng)型碰摩故障具體是，如果同時(shí)滿足下列條件(1)最終極值點(diǎn)序列{Λη-1 1χ}的前q項(xiàng)均值μf和后q項(xiàng)均值μ b的差值的絕對值dfb大于第一設(shè)定值；(2)極值點(diǎn)序列{f}的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)Ρ大于第二設(shè)定值并且小于第三設(shè)定值；則判定機(jī)組軸系發(fā)生波動(dòng)型碰摩故障；否則，判定機(jī)組軸系不發(fā)生波動(dòng)型碰摩故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法，其特征是所述第一設(shè)定值為12 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法，其特征是所述第二設(shè)定值為5。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法，其特征是所述第三設(shè)定值為17。
全文摘要
本發(fā)明公開了旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)領(lǐng)域中的一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)辨識方法。包括每隔1個(gè)步進(jìn)長度計(jì)算并存儲通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)；當(dāng)?shù)竭_(dá)第一時(shí)長時(shí)，獲取存儲的通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)的最大值；當(dāng)?shù)竭_(dá)第二時(shí)長時(shí)，按照存儲時(shí)間先后順序，將通頻振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)的最大值排成通頻振動(dòng)幅值極值序列；計(jì)算通頻振動(dòng)幅值極值序列的極值點(diǎn)，將極值點(diǎn)組成極值點(diǎn)序列；將極值點(diǎn)序列中的數(shù)據(jù)按大小順序排列，得到最終極值點(diǎn)序列；計(jì)算最終極值點(diǎn)序列的前q項(xiàng)均值和后q項(xiàng)均值的差值的絕對值；判定機(jī)組軸系是否發(fā)生波動(dòng)型碰摩故障。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了軸承座振動(dòng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)在線監(jiān)測，提高了汽輪發(fā)電機(jī)組波動(dòng)型碰摩故障實(shí)時(shí)分析的效率和準(zhǔn)確性。
文檔編號G01M7/02GK102183349SQ201110036869
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月12日
發(fā)明者宋光雄 申請人:華北電力大學(xué)