專利名稱：汽輪機(jī)碰磨故障檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備振動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種汽輪機(jī)設(shè)備碰磨故障的振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
為了減少汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽泄漏損失，提高運(yùn)行效率，汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件和靜止部件之間的密封間隙調(diào)整的很小。當(dāng)汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，在高溫蒸汽作用下，轉(zhuǎn)子和汽缸等動(dòng)靜部件將產(chǎn)生熱變形，如果高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子受熱不均勻發(fā)生熱彎曲，將產(chǎn)生較大的不平衡力，使得轉(zhuǎn)子各截面的中心發(fā)生較大的偏離靜止中心的周期運(yùn)動(dòng)，當(dāng)這種偏心運(yùn)動(dòng)大于該截面處動(dòng)靜部件間的間隙范圍時(shí)，就會(huì)發(fā)生動(dòng)靜部件之間的碰磨。碰磨事件較多發(fā)生在動(dòng)靜葉片密封、轉(zhuǎn)子軸封以及滑動(dòng)軸承等處，是火電機(jī)組運(yùn)行中常見(jiàn)的故障現(xiàn)象。與其它典型的汽輪機(jī)軸系故障(如轉(zhuǎn)子不平衡、軸系不對(duì)中、軸裂紋等)的特點(diǎn)不同，碰磨故障是瞬時(shí)故障，在很短時(shí)間內(nèi)，部件之間發(fā)生碰撞和摩擦，對(duì)轉(zhuǎn)子部件及缸體產(chǎn)生瞬時(shí)沖擊。通常情況下，動(dòng)靜部件偶然發(fā)生輕微的瞬時(shí)碰磨，不會(huì)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀況產(chǎn)生直接影響。但如果這種輕微碰磨現(xiàn)象頻繁發(fā)生，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的沖擊激勵(lì)逐漸積累，將逐漸造成結(jié)構(gòu)件(如密封梳齒)的磨損和變形，加大級(jí)間泄露損失，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致長(zhǎng)期受碰磨沖擊載荷的葉片的突然斷裂，并引發(fā)整級(jí)葉片被打斷的嚴(yán)重二次事故，迫使機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)檢修，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)轉(zhuǎn)子碰磨現(xiàn)象的研究始于上個(gè)世紀(jì)的二三十年代。近幾十年隨著火電機(jī)組的大型化，碰磨故障造成的危害以及機(jī)組運(yùn)行安全性問(wèn)題日益受到重視，因此針對(duì)轉(zhuǎn)子在碰磨狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)特性的研究也非常活躍，已經(jīng)形成了比較完整的理論體系和數(shù)值方法。 在理論研究的基礎(chǔ)上，基于軸系振動(dòng)監(jiān)測(cè)的碰磨故障診斷技術(shù)也取得了許多成果，并在工程實(shí)際中得到應(yīng)用。目前汽輪機(jī)運(yùn)行監(jiān)測(cè)的主要技術(shù)方法是振動(dòng)監(jiān)測(cè)，振動(dòng)傳感器安裝在各個(gè)支撐軸承附近，采用電渦流位移傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)軸對(duì)軸承座的相對(duì)振動(dòng)，采用振動(dòng)速度傳感器測(cè)量軸承座的絕對(duì)振動(dòng)。通過(guò)分析提取振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域和頻域特征，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和故障診斷。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)實(shí)際。基于振動(dòng)監(jiān)測(cè)的保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)成為大型汽輪發(fā)電機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)配置，振動(dòng)信號(hào)分析診斷系統(tǒng)也在許多機(jī)組上實(shí)際應(yīng)用。但是由于碰磨故障具有短時(shí)沖擊特性，使用現(xiàn)有的振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)往往難以檢測(cè)和捕捉到這種故障現(xiàn)象，因而碰磨對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響往往不被運(yùn)行人員注意和重視。同時(shí)由于缺少實(shí)際機(jī)組碰磨時(shí)的振動(dòng)信號(hào)，難以對(duì)碰磨振動(dòng)信號(hào)特征以及碰磨發(fā)生的規(guī)律進(jìn)行分析研究。只是在機(jī)組檢修時(shí)，打開(kāi)汽缸體檢查才可以確定是否發(fā)生碰磨及其嚴(yán)重程度。許多報(bào)道測(cè)重于對(duì)碰磨導(dǎo)致的機(jī)組損失進(jìn)行分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于上述情況，提供一種針對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備碰磨故障的振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)方法以及基于這種方法的碰磨故障特征提取方法。
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本發(fā)明所述方法包括以下步驟(1)在缸體軸向兩端部位安裝壓電加速度傳感器，拾取碰磨沖擊振動(dòng)信號(hào)，采用高于汽缸體主要固有頻率的采樣頻率連續(xù)采集缸體結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度信號(hào)χ (n) ,y(n)；(2)對(duì)拾取的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行去除直流分量和趨勢(shì)項(xiàng)處理，然后進(jìn)行基于傅里葉變換的頻域帶通濾波，根據(jù)信號(hào)的頻譜特征，確定固有頻率附近的帶通濾波的上下限頻率，保留該頻率限以內(nèi)數(shù)據(jù)，將頻率限以外數(shù)據(jù)置零，然后做傅里葉逆變換，得到帶通濾波后的時(shí)域信號(hào)，表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.汽輪機(jī)碰磨故障檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟(1)在缸體軸向兩端部位安裝壓電加速度傳感器，拾取碰磨沖擊振動(dòng)信號(hào)，采用高于汽缸體主要固有頻率的采樣頻率連續(xù)采集缸體結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度信號(hào)X (n) ,y(n)；(2)對(duì)拾取的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行去除直流分量和趨勢(shì)項(xiàng)處理，然后進(jìn)行基于傅里葉變換的頻域帶通濾波，根據(jù)信號(hào)的頻譜特征，確定固有頻率附近的帶通濾波的上下限頻率，保留該頻率限以內(nèi)數(shù)據(jù)，將頻率限以外數(shù)據(jù)置零，然后做傅里葉逆變換，得到帶通濾波后的時(shí)域信號(hào)，表達(dá)式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)碰磨故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述壓電加速度傳感器的工作溫度極限高于汽輪機(jī)缸體表面溫度。
全文摘要
本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備振動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種汽輪機(jī)設(shè)備碰磨故障的振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)方法。本發(fā)明通過(guò)在缸體軸向兩端部位安裝的壓電加速度傳感器拾取經(jīng)過(guò)傳播的碰磨沖擊振動(dòng)信號(hào)，采用高于汽缸體主要固有頻率的采樣頻率連續(xù)采集缸體結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)信號(hào)特征的分析提取，給出碰磨事件發(fā)生次數(shù)、發(fā)生部位、碰磨強(qiáng)度的計(jì)數(shù)信息，最終得到反映碰磨故障的整體統(tǒng)計(jì)規(guī)律的判斷結(jié)果。
文檔編號(hào)G01R23/16GK102519579SQ201110430790
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者安宏文, 柳亦兵, 滕偉 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)