專利名稱：汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時辨識方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動狀態(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)組波動型碰摩故障實時辨識方法。
背景技術(shù)：
大型汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動部件與靜止部件的碰摩是運行中常見的故障。隨著大型機(jī)組對效率要求不斷提高，動靜間隙變小，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)雜的運動，輕者使機(jī)組出現(xiàn)強(qiáng)烈振動，嚴(yán)重的可造成轉(zhuǎn)軸永久性彎曲，甚至整個軸系毀壞。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，其振幅變化形式有所不同。其中，波動型碰摩故障的振幅在一定范圍波動，可以持續(xù)很長時間。這屬于連續(xù)的、輕微的碰摩故障。碰摩振動故障的準(zhǔn)確分析診斷對確保機(jī)組安全穩(wěn)定運行，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)組波動型碰摩故障分析工作，由具有一定現(xiàn)場運行經(jīng)驗的專業(yè)人員通過分析振動數(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)組碰摩故障實時自動在線監(jiān)測、分析辨識。因此，提出一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時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)組波動型碰摩故障實時辨識方法，通過采集機(jī)組運行中轉(zhuǎn)子的軸承座通頻振動數(shù)據(jù)，對機(jī)組波動型碰摩故障實時自動在線監(jiān)測、 分析辨識，提高汽輪發(fā)電機(jī)組波動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)組波動型碰摩故障實時辨識方法，其特征是所述方法包括步驟1 設(shè)定第一時長T1、第二時長T2、步進(jìn)長度t，并令步進(jìn)總長度= 0 ；步驟2 實時采集機(jī)組轉(zhuǎn)子一側(cè)軸承座振動數(shù)據(jù)，計算并存儲通頻振動幅值數(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 按照存儲時間的先后順序，將通頻振動幅值數(shù)據(jù)Adrt的最大值A(chǔ)md排成通
一T
頻振動幅值極值序列μ^}，其中，)=l· 2，+++，f ；步驟7 計算通頻振動幅值極值序列{4""}的極值點，并將所有極值點組成極值點序列Mfx)，k = 1，2，. . .，P，P為極值點序列Mf1}的數(shù)據(jù)個數(shù)；
步驟8:將極值點序列Kflx沖的數(shù)據(jù)按大小順序排列，得到最終極值點序列步驟9 計算最終極值點序列{Λη-1 1χ}的前q項均值μ f、后q項均值y b以及y f和 μ b的差值的絕對值dfb，其中？ = ^，[ ·]代表取整運算；步驟10 判定機(jī)組軸系是否發(fā)生波動型碰摩故障。所述計算通頻振動幅值極值序列{《"}的極值點包括步驟101 利用公式< -^l計算通頻振動幅值極值序列丨^"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^； 為通頻振動幅值極值序列{」；""}的極值點。所述計算最終極值點序列的前q項均值μ ￡采用公式/V= 1Mi^rflx。
XaU fk=\所述計算最終極值點序列^ ,n lfM的后q項均值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)生波動型碰摩故障具體是，如果同時滿足下列條件(1)最終極值點序列{Λη-1 1χ}的前q項均值μ f和后q項均值μ b的差值的絕對值 Clfb大于第一設(shè)定值；(2)極值點序列{<}的數(shù)據(jù)個數(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)生波動型碰摩故障；否則，判定機(jī)組軸系不發(fā)生波動型碰摩故障。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)明實現(xiàn)了機(jī)組軸系轉(zhuǎn)子軸承座振動數(shù)據(jù)的實時自動在線監(jiān)測、分析和計算， 提高了汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時分析的效率和準(zhǔn)確性。


圖1是汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時辨識方法流程圖；圖2是汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時辨識示意圖；
圖3是通頻振動幅值序列數(shù)據(jù)圖；圖4為通頻振動幅值序列一階差分?jǐn)?shù)據(jù)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細(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)組波動型碰摩故障實時辨識方法流程圖。圖1中，本發(fā)明提供的汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時辨識方法包括步驟1 設(shè)定第一時長T1 = 100秒，第二時長T2 = 30000秒，步進(jìn)長度t = 1秒， 令步進(jìn)總長度= 0。實際實施過程中，第二時長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 實時采集機(jī)組轉(zhuǎn)子一側(cè)軸承座振動數(shù)據(jù)，計算并存儲通頻振動幅值數(shù)據(jù)圖2是汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時辨識示意圖，圖2中，汽輪發(fā)電機(jī)組的軸承座振動信號從配置汽輪發(fā)電機(jī)組的監(jiān)視儀表(TSI)獲得。振動數(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)的軸承座振動信號，經(jīng)過處理后的軸承座振動信號輸入IPC內(nèi)的相應(yīng)數(shù)據(jù)采集卡。振動數(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)計具體的汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時辨識程序， 將實時辨識程序安裝在工業(yè)用微型計算機(jī)(IPC)內(nèi)。汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時辨識程序中的一次分析循環(huán)過程，包括實時分析方法中涉及的數(shù)據(jù)實時采集及存儲、通頻振動幅值極值點實時計算及碰摩故障實時判別等一系列計算分析驗證環(huán)節(jié)。工業(yè)用微型計算機(jī)(IPC)中的實時分析程序通過高速振動數(shù)據(jù)采集卡實時采集機(jī)組低壓轉(zhuǎn)子A側(cè)軸承座振動數(shù)據(jù)信號。實時存儲通頻振動幅值數(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幅值數(shù)據(jù)Adrt的最大值A(chǔ)md并存儲。由于第一時長T1 = 100秒，步進(jìn)長度t = 1秒，因此在第一時長T1 = 100秒內(nèi)，存儲的通頻振動幅值數(shù)據(jù)Adrt共有100個。獲取步驟2中存儲的所有通頻振動幅值數(shù)據(jù)Adrt 的最大值A(chǔ)md，即在100個通頻振動幅值數(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。在第一時長T1 = 100秒內(nèi)，存儲了 1個最大值A(chǔ)md。當(dāng)經(jīng)過300個第一時長T1后， 達(dá)到第二時長T2 = 30000秒，則此時存儲的通頻振動幅值數(shù)據(jù)Adrt的最大值A(chǔ)md的個數(shù)為 300 個。步驟6 按照存儲時間的先后順序，將通頻振動幅值數(shù)據(jù)Adrt的最大值A(chǔ)md排成通頻振動幅值極值序列，其中，j = 1,2,...，300。步驟7 計算通頻振動幅值極值序列{」；""}的極值點，并將所有極值點組成極值點序列{<}，k = 1，2，...，P，P為極值點序列ΜΓ}的數(shù)據(jù)個數(shù)。通頻振動幅值極值序列{^""}的極值點的計算過程是步驟101 利用公式< =K -^l計算通頻振動幅值極值序列丨^"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
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為通頻振動幅值極值序列的極值點。步驟8:將極值點序列Kflx沖的數(shù)據(jù)按大小順序排列，得到最終極值點序列 |^n_iflx ι，讓=1，2，...，po步驟9 計算最終極值點序列{Λη-1 Χ}的前q項均值μ f、后q項均值μ b以及μ f和 μ 差值的絕對值dfb。計算最終極值點序列^ jn lfM的前q項均值μ f采用公式
權(quán)利要求
1. 一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時辨識方法，其特征是所述方法包括 步驟1 設(shè)定第一時長T1、第二時長T2、步進(jìn)長度t，并令步進(jìn)總長度tSUffl = 0 ； 步驟2 實時采集機(jī)組轉(zhuǎn)子一側(cè)軸承座振動數(shù)據(jù)，計算并存儲通頻振動幅值數(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 按照存儲時間的先后順序，將通頻振動幅值數(shù)據(jù)Adrt的最大值A(chǔ)md排成通頻振一T動幅值極值序列μ^}，其中，)=l· 2，…，f ；步驟7 計算通頻振動幅值極值序列{jf}的極值點，并將所有極值點組成極值點序列 Mfx}，k = 1，2，...，P，P為極值點序列Mfx}的數(shù)據(jù)個數(shù)；步驟8 將極值點序列Mfx沖的數(shù)據(jù)按大小順序排列，得到最終極值點序列Kn-lflx}； 步驟9 計算最終極值點序列{Λη-Ι 1χ}的前q項均值μ f、后q項均值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)組波動型碰摩故障實時辨識方法，其特征是所述計算通頻振動幅值極值序列的極值點包括步驟101 利用公式<計算通頻振動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^；為通頻振動幅值極值序列{^""}的極值點。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時辨識方法，其特征是所述計算最終極值點序列的前q項均值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)組波動型碰摩故障實時辨識方法，其特征是所述計算最終極值點序列,lfM的后q項均值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)組波動型碰摩故障實時辨識方法，其特征是所述判定機(jī)組軸系是否發(fā)生波動型碰摩故障具體是，如果同時滿足下列條件(1)最終極值點序列{Λη-1 1χ}的前q項均值μf和后q項均值μ b的差值的絕對值dfb大于第一設(shè)定值；(2)極值點序列{f}的數(shù)據(jù)個數(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)生波動型碰摩故障；否則，判定機(jī)組軸系不發(fā)生波動型碰摩故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時辨識方法，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)組波動型碰摩故障實時辨識方法，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)組波動型碰摩故障實時辨識方法，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)組波動型碰摩故障實時辨識方法。包括每隔1個步進(jìn)長度計算并存儲通頻振動幅值數(shù)據(jù)；當(dāng)?shù)竭_(dá)第一時長時，獲取存儲的通頻振動幅值數(shù)據(jù)的最大值；當(dāng)?shù)竭_(dá)第二時長時，按照存儲時間先后順序，將通頻振動幅值數(shù)據(jù)的最大值排成通頻振動幅值極值序列；計算通頻振動幅值極值序列的極值點，將極值點組成極值點序列；將極值點序列中的數(shù)據(jù)按大小順序排列，得到最終極值點序列；計算最終極值點序列的前q項均值和后q項均值的差值的絕對值；判定機(jī)組軸系是否發(fā)生波動型碰摩故障。本發(fā)明實現(xiàn)了軸承座振動數(shù)據(jù)的實時自動在線監(jiān)測，提高了汽輪發(fā)電機(jī)組波動型碰摩故障實時分析的效率和準(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)