專利名稱：汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)快速預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機械振動狀態(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)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)快速預(yù)警方法。
背景技術(shù)：
大型汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子的低頻振動問題，經(jīng)常影響大型機組的安全運行。汽輪發(fā)電機組軸系劇烈的低頻振動可導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與密封、軸瓦、葉頂?shù)炔课话l(fā)生動靜碰摩，對機組安全性以及可靠性帶來重大危害，必須消除和避免機組軸系低頻振動失穩(wěn)問題。因此，對大型發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)判別對保證整個大型發(fā)電機組的安全性十分重要。低頻振動故障機理復(fù)雜，與機組的設(shè)計、安裝、操作運行、設(shè)備狀況等很多因素有關(guān),處理難度大。
判斷機組轉(zhuǎn)子低頻振動是否處于非穩(wěn)態(tài)，通常由具有一定現(xiàn)場運行經(jīng)驗及專業(yè)知識技能的專業(yè)人員完成，由此帶來分析結(jié)果客觀性較差、分析過程耗費時間資源、人力過高等問題，并且無法做到低頻振動非穩(wěn)態(tài)的實時自動在線監(jiān)測、分析及判別。因此，提出一種大型汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)快速預(yù)警方法就顯得十分重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)快速預(yù)警方法，用以解決現(xiàn)有的汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)判定過程工作效率和準確度低下的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，一種汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)快速預(yù)警方法，其特征在于，所述方法包括步驟I :設(shè)定起始時刻TM、終止時刻Tn和步進長度t ；步驟2 :在時刻TM，獲取該時刻低頻振動幅值序列;其中，i為頻率序號，i =1,2,...,1, I為設(shè)定值；步驟3 :存儲該時刻低頻振動幅值序列#判斷是否達到終止時刻Tn，如果已經(jīng)達到終止時刻TN，則執(zhí)行步驟4 ;否則，令Tm = TM+t，返回步驟2 ；步驟4 :將每個時刻存儲的低頻振動幅值序列4"中的數(shù)據(jù)按照存儲時間的先后順序排序，同一時刻的低頻振動幅值序列<中的數(shù)據(jù)按照下標i由小到大的順序排序，得到
從起始時刻Tm到終止時刻Tn的低頻振動幅值序列;其中，j = 1，2，. . .，；步驟5 :分別計算低頻振動幅值序列」的每個頻率序號i下的低頻振動幅值的跨度^和低頻振動幅值序列的每個頻率序號i下的低頻振動幅值的參數(shù)Wf ;步驟6 :根據(jù)低頻振動幅值序列的每個頻率序號i下的低頻振動幅值的跨度<5f和低頻振動幅值序列的每個頻率序號i下的低頻振動幅值的參數(shù)Hf，判斷當(dāng)前時刻汽輪發(fā)電機組軸系轉(zhuǎn)子一側(cè)的低頻振動是否處于非穩(wěn)態(tài)。
所述步驟2包括步驟21 :采集機組轉(zhuǎn)子一側(cè)的軸相對振動信號、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號以及鍵相信號；步驟22 :根據(jù)采集的信號，利用快速傅立葉變換頻譜分析方法，計算該時刻從低頻到高頻的振動頻率所對應(yīng)的振動幅值序列；步驟23 :從所述振動幅值序列中，截取所有小于機組工作轉(zhuǎn)速頻率的振動頻率所對應(yīng)的振動幅值,得到該時刻低頻振動幅值序列;其中，i為頻率序號，i = 1，2，...，1，I為設(shè)定值。所述計算低頻振動幅值序列#的每個頻率序號i下的低頻振動幅值的跨度^利用公式f =\μξ^-μξ-\ ;其中，為每個頻率序號i下的低頻振動幅值的最大值，即
Armax，<*為每個頻率序號i下的低頻振動幅值的最小值，即/=
T -T
1，2，···，1，1 為設(shè)定值，j = 1,2, ...,m, W= N 玄 M。所述計算低頻振動幅值序列#的每個頻率序號i下的低頻振動幅值的參數(shù)wf利
m—1職
用公式 wf =w/i f(0)2琪中，啡)=寫(蹲 x5:U)) 'Btr =(4 -μ" > 且如果(j+k)
m
> 100，二0 ; "f 二兄Σ4 ; i = 1，2，· · ·，1，I 為設(shè)定值，j = 1，2，· · ·，m，k =
J 二
T. -T
O, I, 2, 3,. . . , m—I，fn =-—。
t所述步驟6具體是，當(dāng)存在頻率序號i下的低頻振動幅值的參數(shù)wf大于第一設(shè)定值并且存在頻率序號i下的低頻振動幅值的跨度 < 大于第二設(shè)定值A(chǔ)l時，則當(dāng)前時刻汽輪發(fā)電機組軸系轉(zhuǎn)子一側(cè)的低頻振動處于非穩(wěn)態(tài)；否則，當(dāng)前時刻汽輪發(fā)電機組軸系轉(zhuǎn)子一側(cè)的低頻振動不處于非穩(wěn)態(tài)。所述第一設(shè)定值= 98.3 α
所述第二設(shè)定值= 15μη。本發(fā)明提供的方法，對機組運行中轉(zhuǎn)子振動數(shù)據(jù)進行實時自動在線監(jiān)測、分析及判別，判定轉(zhuǎn)子低頻振動是否處于非穩(wěn)態(tài)，提高了大型汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)實時預(yù)警分析工作的效率和準確度。


圖I是汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)快速預(yù)警方法流程圖；圖2是汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)快速預(yù)警示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應(yīng)該強調(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。實施例圖I是汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)快速預(yù)警方法流程圖。如圖I所示，本發(fā)明提供的一種汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)快速預(yù)警方法包括步驟I :設(shè)定起始時刻Tm = O秒、終止時刻Tn = 10秒和步進長度t = O. I秒。步驟2 :在時刻TM，獲取該時刻低頻振動幅值序列 ，其中，i為頻率序號，i =1,2,...,1, I為設(shè)定值。獲取該時刻低頻振動幅值序列<具體包括步驟21 :采集機組轉(zhuǎn)子一側(cè)的軸相對振動信號、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號以及鍵相信號。圖2是汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)快速預(yù)警示意圖。如圖2所示，轉(zhuǎn)子軸相對振動數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號以及鍵相信號可以從配置汽輪發(fā)電機組的監(jiān)視儀表(TSI)獲得，機組功率數(shù)據(jù)信號可以從配置汽輪發(fā)電機組的分布式控制系統(tǒng)(DCS)獲得。本實施例中，轉(zhuǎn)子軸相對振動數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號以及鍵相信號是從配置汽輪發(fā)電機組的監(jiān)視儀表(TSI)獲得，機組功率數(shù)據(jù)信號是從配置汽輪發(fā)電機組的分布式控制系統(tǒng)(DCS)獲得。數(shù)據(jù)采集卡插入工業(yè)用微型計算機(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)備處理來自汽輪發(fā)電機組監(jiān)視儀表(TSI)的軸相對振動信號、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號、鍵相信號，經(jīng)過處理后的軸相對振動信號、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號、鍵相信號輸入IPC內(nèi)的高速振動數(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)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)實時預(yù)警程序，將程序安裝在工業(yè)用微型計算機(IPC)內(nèi)。汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)實時預(yù)警程序中的一次診斷循環(huán)過程，包括診斷方法中涉及的數(shù)據(jù)實時采集計算存儲、實時判別、低頻振動參量實時計算及低頻振動非穩(wěn)態(tài)判定等一系列計算分析環(huán)節(jié)。利用汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)實時預(yù)警程序監(jiān)測分析高壓轉(zhuǎn)子的低頻振動是否處于非穩(wěn)態(tài)。首先，工業(yè)用微型計算機(IPC)中的分析程序通過采用高速振動數(shù)據(jù)采集卡實時采集汽輪發(fā)電機組高壓轉(zhuǎn)子A側(cè)支持軸承附近測得的軸相對振動數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號以及鍵相信號。振動數(shù)據(jù)采集卡每一通道技術(shù)參數(shù)為50ks/s，24bit。步驟22 :根據(jù)采集的信號，利用快速傅立葉變換頻譜分析方法，計算該時刻從低頻到高頻的振動頻率所對應(yīng)的振動幅值序列。針對機組高壓轉(zhuǎn)子一側(cè)的軸相對振動數(shù)據(jù)，利用FFT (快速傅立葉變換)頻譜分析方法，計算得到當(dāng)前時刻從低頻到高頻的不同振動頻率所對應(yīng)的振動幅值數(shù)據(jù)序列(幅值單位為4 111，即微米)。步驟23 :從所述振動幅值序列中，截取得到頻率小于機組工作轉(zhuǎn)速對應(yīng)頻率(50Hz)的當(dāng)前時刻低頻振動幅值序列< (i = 1，2，3，. . .，I)。設(shè)定振動數(shù)據(jù)采集頻率及采 集數(shù)據(jù)量，可使得低頻振動幅值序列數(shù)據(jù)個數(shù)I = 98。i為不同頻率對應(yīng)的頻率序號，這些不同的頻率都是小于機組工作轉(zhuǎn)速對應(yīng)頻率(50Hz)的頻率。事實上，上述獲取該時刻低頻振動幅值序列#的過程已經(jīng)是現(xiàn)有技術(shù)，在本發(fā)明中不再贅述。步驟3 :存儲該時刻低頻振動幅值序列·#，判斷是否達到終止時刻Tn，如果已經(jīng)達到終止時刻TN，則執(zhí)行步驟4 ;否則，令Tm = TM+t，返回步驟2。步驟4:將每個時刻存儲的低頻振動幅值序列 < 中的數(shù)據(jù)按照存儲時間的先后順序排序，同一時刻的低頻振動幅值序列f中的數(shù)據(jù)按照下標i由小到大的順序排序，得到從起始時刻Tm到終止時刻Tn的低頻振動幅值序列4其中，j =1，2，···，
權(quán)利要求
1.一種汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)快速預(yù)警方法，其特征在于，所述方法包括 步驟I :設(shè)定起始時刻Tm、終止時刻Tn和步進長度t ； 步驟2 :在時刻TM，獲取該時刻低頻振動幅值序列I其中，i為頻率序號，i =1,2,...,1, I為設(shè)定值； 步驟3 :存儲該時刻低頻振動幅值序列4"判斷是否達到終止時刻TN，如果已經(jīng)達到終止時刻TN，則執(zhí)行步驟4 ;否則，令Tm = TM+t,返回步驟2 ； 步驟4 :將每個時刻存儲的低頻振動幅值序列<中的數(shù)據(jù)按照存儲時間的先后順序排序，同一時刻的低頻振動幅值序列<中的數(shù)據(jù)按照下標i由小到大的順序排序，得到從起始時刻Tm到終止時刻Tn的低頻振動幅值序列# ;其中，j = 1，2，. . .，； 步驟5 :分別計算低頻振動幅值序列^的每個頻率序號i下的低頻振動幅值的跨度和低頻振動幅值序列 <的每個頻率序號i下的低頻振動幅值的參數(shù)Hf ； 步驟6 :根據(jù)低頻振動幅值序列^的每個頻率序號i下的低頻振動幅值的跨度cf和低頻振動幅值序列的每個頻率序號i下的低頻振動幅值的參數(shù)wf ,判斷當(dāng)前時刻汽輪發(fā)電機組軸系轉(zhuǎn)子一側(cè)的低頻振動是否處于非穩(wěn)態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟2包括 步驟21 :采集機組轉(zhuǎn)子一側(cè)的軸相對振動信號、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號以及鍵相信號； 步驟22 :根據(jù)采集的信號，利用快速傅立葉變換頻譜分析方法，計算該時刻從低頻到高頻的振動頻率所對應(yīng)的振動幅值序列； 步驟23 :從所述振動幅值序列中，截取所有小于機組工作轉(zhuǎn)速頻率的振動頻率所對應(yīng)的振動幅值，得到該時刻低頻振動幅值序列;其中，i為頻率序號，i = 1,2, ...,1,1為設(shè)定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述計算低頻振動幅值序列<的每個頻率序號i下的低頻振動幅值的跨度#利用公式<;其中，//fmax為每個頻率序號i下的低頻振動幅值的最大值，即為每個頻率序號i下的低頻振動幅值的最小值，即#f_ ，i = 1，2，. . .，1，I為設(shè)定值，j = 1，2，. . .，m，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述計算低頻振動幅值序列的每個頻率序號i下的低頻振動幅值的參數(shù)利用公式Hf = /式(0)2χΣ式⑷2 ;其中，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟6具體是，當(dāng)存在頻率序號i下的低頻振動幅值的參數(shù)wf大于第一設(shè)定值并且存在頻率序號i下的低頻振動幅值的跨度if大于第二設(shè)定值式^時，則當(dāng)前時刻汽輪發(fā)電機組軸系轉(zhuǎn)子一側(cè)的低頻振動處于非穩(wěn)態(tài)；否則，當(dāng)前時刻汽輪發(fā)電機組軸系轉(zhuǎn)子一側(cè)的低頻振動不處于非穩(wěn)態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一設(shè)定值Ki=98.3。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二設(shè)定值苑:.=.5/〃》。
全文摘要
本發(fā)明公開了旋轉(zhuǎn)機械振動狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)領(lǐng)域中的一種汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)快速預(yù)警方法。包括設(shè)定起始時刻、終止時刻和步進長度；從起始時刻到終止時刻，獲取每個步進長度所處時刻的低頻振動幅值序列，并由此得到從起始時刻到終止時刻的低頻振動幅值序列；分別計算每個頻率序號下的低頻振動幅值的跨度和每個頻率序號下的低頻振動幅值的參數(shù)；根據(jù)每個頻率序號下的低頻振動幅值的跨度和每個頻率序號下的低頻振動幅值的參數(shù)，判斷當(dāng)前時刻汽輪發(fā)電機組軸系轉(zhuǎn)子一側(cè)的低頻振動是否處于非穩(wěn)態(tài)。本發(fā)明實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子低頻振動是否處于非穩(wěn)態(tài)的自動判定，提高了大型汽輪發(fā)電機組低頻振動非穩(wěn)態(tài)實時預(yù)警分析工作的效率和準確度。
文檔編號G01H17/00GK102865921SQ20121038783
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者宋光雄 申請人:華北電力大學(xué)