本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
水電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)診斷直接關(guān)系到水電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行、電力質(zhì)量和電力生產(chǎn)成本等重要的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)，其社會(huì)效益巨大。隨著電站規(guī)模和監(jiān)測輔助系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大，機(jī)組的控制和監(jiān)測數(shù)據(jù)信息量越來越大，運(yùn)行操作人員對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)有效監(jiān)控、對(duì)設(shè)備故障做出迅速而準(zhǔn)確地判斷變得越來越困難，因此，研究開發(fā)智能水電機(jī)組故障診斷系統(tǒng)是非常必要的。水電機(jī)組在運(yùn)行過程中難免發(fā)生各種各樣的異常情況，同一異?，F(xiàn)象可能有不同的產(chǎn)生原因，并且出現(xiàn)的故障具有隨機(jī)性，其中許多事電站工作人員無法預(yù)先、直接檢測到的，一般要根據(jù)工作人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析來查找故障發(fā)生的原因及部位，因而有一定的主觀性和局限性。
因此，為保障水電機(jī)組的正常安全運(yùn)行，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障征兆，做到“預(yù)測性檢修”防患于未然是工程界夢(mèng)寐以求的理想，也是大型電站機(jī)組檢修的發(fā)展方向。
水輪發(fā)電機(jī)組故障診斷是近幾年興起的一門識(shí)別機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)，是一個(gè)復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，涉及的專業(yè)范圍廣。及時(shí)準(zhǔn)確地診斷出水電機(jī)組的狀態(tài)和故障，對(duì)提高水電機(jī)組工作穩(wěn)定性、安全可靠性具有重大意義。
傳統(tǒng)水輪發(fā)電機(jī)組的故障診斷主要有以下4種方法
1、基于信號(hào)處理的診斷方法
基于信號(hào)處理的診斷方法是各種診斷方法的基礎(chǔ)和前提，作為一種傳統(tǒng)的故障診斷方法，根據(jù)系統(tǒng)可測信號(hào)的特征值，如幅值、相位、頻率、方差等，以及信號(hào)之間的相關(guān)性，與故障源之間存在的某種關(guān)系，通過信號(hào)處理和特征提取，找出其與故障源之間的映射關(guān)系來進(jìn)行運(yùn)行設(shè)備的故障診斷。目前常用的信號(hào)處理方法包括時(shí)域分析法、頻域分析法、時(shí)頻域分析法等。
2、基于解析模型的診斷方法
基于解析模型的診斷方法是以控制理論為基礎(chǔ)的診斷方法。把設(shè)備看成一個(gè)具有一定輸入、輸出關(guān)系的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的輸入，輸出關(guān)系建立數(shù)學(xué)表達(dá)或解析表達(dá)模型，利用觀測器、濾波器、等價(jià)空間方程、參數(shù)模型估計(jì)與辨識(shí)等方法產(chǎn)生殘差，根據(jù)模型的殘差來判斷發(fā)生故障的可能性。水電機(jī)組是一個(gè)復(fù)雜的非線性時(shí)變系統(tǒng)，建立比較準(zhǔn)備的數(shù)學(xué)模型往往很難得到，這也限制了基于解析模型的診斷方法在水電機(jī)組故障診斷的應(yīng)用。目前常用的解析模型方法包括參數(shù)估計(jì)方法、狀態(tài)估計(jì)方法、等價(jià)空間方法等。
3、基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的診斷方法
涉及研究領(lǐng)域的知識(shí)表達(dá)、處理和應(yīng)用的方法，統(tǒng)稱為基于知識(shí)的診斷方法，如故障征兆樹方法、專家系統(tǒng)方法等，他們的特點(diǎn)是將專業(yè)知識(shí)通過語義和框架的方式進(jìn)行表達(dá)，故障的診斷則采用推理和推理過程進(jìn)行，如產(chǎn)生式規(guī)則推理、邏輯推理、模糊知識(shí)推理等。目前常用的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的診斷方法包括符號(hào)有向圖分析方法、故障樹分析方法、專家系統(tǒng)診斷法等。
4、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的診斷方法
基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障診斷方法就是利用設(shè)備長期積累的在線或離線的狀態(tài)數(shù)據(jù)，而不需要精確的數(shù)學(xué)解析模型，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析模式進(jìn)行識(shí)別，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或支持向量機(jī)模型分類等方法，通過數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)和建模，將設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別和分類，最終得到系統(tǒng)可能存在的故障。目前常用的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法、支持向量機(jī)診斷方法、統(tǒng)計(jì)分析診斷方法、模糊診斷方法等。
國內(nèi)在故障診斷技術(shù)方面的研究起步較晚，二十世紀(jì)70年代末開始研究和嘗試應(yīng)用診斷技術(shù)，二十世紀(jì)90年代開始進(jìn)行智能化故障診斷的研究工作，研究方法集中在模糊邏輯法、故障樹分析法、專家系統(tǒng)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，其中專家系統(tǒng)技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是應(yīng)用的熱點(diǎn)。許多監(jiān)測診斷系統(tǒng)也開始投入使用，但大都集中在汽輪機(jī)以及其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測與故障診斷，針對(duì)水電機(jī)組的應(yīng)用很少。這主要由于水電機(jī)組轉(zhuǎn)速低，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行沒有給予足夠的重視，使得水電機(jī)組在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的研究落后于其他(大型)旋轉(zhuǎn)機(jī)械。
近年來，國內(nèi)在水電機(jī)組故障診斷領(lǐng)域的研究取得了一些進(jìn)展，但主要還處于理論研究階段，還沒有成功應(yīng)用的工程系統(tǒng)，國內(nèi)現(xiàn)已配備的智能診斷系統(tǒng)應(yīng)用的效果并不理想，其中較好的具有可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理和分析功能，沒有到達(dá)在線自動(dòng)診斷的功能目標(biāo)，不能向運(yùn)行人員和生產(chǎn)管理人員提供有效的診斷結(jié)果。遠(yuǎn)不能滿足水電廠狀態(tài)檢修的實(shí)際需要，其主要原因如下：
(1)缺乏來自故障機(jī)理的深層次的理論和技術(shù)支持；
水力機(jī)械的振動(dòng)故障復(fù)雜，除了考慮機(jī)械方面的原因外，尚需考慮流體、動(dòng)壓力以及發(fā)電機(jī)電磁力的影響，且某些故障機(jī)理及特征表現(xiàn)形式還沒有很好地被研究透徹，在一定程度上增加了故障診斷的難度。
(2)缺乏將大量寶貴的現(xiàn)場實(shí)際診斷經(jīng)驗(yàn)有效地融入診斷的推理系統(tǒng)；
故障診斷是一實(shí)踐性極強(qiáng)的技術(shù)，研究人員必須結(jié)合從事現(xiàn)場實(shí)際診斷工程技術(shù)人員以及具有豐富領(lǐng)域知識(shí)的專家來建立盡可能接近實(shí)際的規(guī)則，并將推理機(jī)制與實(shí)際診斷思維方法、診斷信息相結(jié)合，才能建立接近人工診斷的推理系統(tǒng)機(jī)制。但多數(shù)研究人員缺乏對(duì)現(xiàn)場實(shí)際診斷過程和特點(diǎn)的了解。
(3)人工智能與專家系統(tǒng)知識(shí)獲取和應(yīng)用上還存在一定的問題
人工智能與專家系統(tǒng)在工程應(yīng)用方面還未達(dá)到人們期望的水平，其中問題的癥結(jié)仍是知識(shí)獲取和知識(shí)應(yīng)用問題，即如何很好地結(jié)合領(lǐng)域知識(shí)、如何推理以及如何提高自學(xué)習(xí)能力，因此，應(yīng)加強(qiáng)專家系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法和規(guī)則研究。
水輪發(fā)電機(jī)組的分析診斷，需要通過對(duì)在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測分析，通過人工選取幾個(gè)特征參數(shù)，手動(dòng)繪制出特征參數(shù)的趨勢(shì)圖、相關(guān)趨勢(shì)圖等特性曲線，人工對(duì)量化參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并手動(dòng)添加報(bào)告等。
這種診斷方式既沒有數(shù)學(xué)模型的支持，也沒有算法的精確，不但浪費(fèi)人力、時(shí)間，同時(shí)在數(shù)據(jù)選取的客觀性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性上均存在一定的缺陷，對(duì)系統(tǒng)的分析診斷結(jié)果也存在一定的誤差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法。
為此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
一種基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟：
步驟一、選取定子熱變形量和定子熱變形不均勻度作為水輪發(fā)電機(jī)組的定子熱變形評(píng)價(jià)指標(biāo)，并分別建立水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形量的數(shù)學(xué)模型和定子熱變形不均勻度的數(shù)學(xué)模型；
步驟二、在水輪發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)后，以水輪發(fā)電機(jī)組的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用所述定子熱變形量的數(shù)學(xué)模型和/或定子熱變形不均勻度的數(shù)學(xué)模型，采用參數(shù)辨識(shí)的方法，從所述在線監(jiān)測數(shù)據(jù)中自動(dòng)選擇所述定子熱變形量參數(shù)和/或定子熱變形不均勻度參數(shù)數(shù)據(jù)，通過計(jì)算來辨識(shí)水輪發(fā)電機(jī)組是否存在定子熱變形故障。
優(yōu)選的是，所述的基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法中，所述步驟一中，所述定子熱變形量的計(jì)算公式如下：
其中，A為各發(fā)電機(jī)組上測點(diǎn)實(shí)時(shí)測量到的氣隙值，n為測點(diǎn)安裝數(shù)目，t1為發(fā)電機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)后達(dá)到熱平衡的時(shí)刻，t0為發(fā)電機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)后的初始時(shí)刻，ΔAS為定子熱變形量。
優(yōu)選的是，所述的基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法中，其特征在于，所述步驟一中，所述定子熱變形不均勻度的計(jì)算公式為：
其中，A為各發(fā)電機(jī)組上測點(diǎn)實(shí)時(shí)測量到的氣隙值，n為測點(diǎn)安裝數(shù)目，t1為發(fā)電機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)后達(dá)到熱平衡的時(shí)刻，t0為發(fā)電機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)后的初始時(shí)刻，為定子熱變形量不均勻度。
優(yōu)選的是，所述的基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法中，所述各發(fā)電機(jī)組上測點(diǎn)處設(shè)置有氣隙傳感器，用于測定所述發(fā)電機(jī)組的定子熱變形情況。
優(yōu)選的是，所述的基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法中，在所述步驟二之后還包括如下步驟：
步驟三、自動(dòng)生成并顯示所述水輪發(fā)電機(jī)組的定子熱變形故障的分析診斷報(bào)告。
優(yōu)選的是，所述的基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法中，所述分析診斷報(bào)告的內(nèi)容包括：轉(zhuǎn)子氣隙圓、轉(zhuǎn)子圓度、定子圓度、最小氣隙、最大氣隙、平均氣隙、定轉(zhuǎn)子相對(duì)偏心和升速過程中的氣隙變化曲線。
優(yōu)選的是，所述的基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法中，所述分析診斷報(bào)告可自動(dòng)轉(zhuǎn)換為WORD格式。
優(yōu)選的是，所述的基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法中，所述步驟二中，首先由人工選定需要生成的分析診斷報(bào)告，啟動(dòng)其相應(yīng)模塊，之后再根據(jù)故障診斷機(jī)理，采用參數(shù)辨識(shí)的方法，從所述在線監(jiān)測數(shù)據(jù)中自動(dòng)選擇所述定子熱變形量參數(shù)和/或定子熱變形不均勻度參數(shù)數(shù)據(jù)。
優(yōu)選的是，所述的基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法中，所述步驟二中，若所述定子熱變形量數(shù)值過大，則反映出所述發(fā)電機(jī)組的定子剛度不夠或設(shè)計(jì)不合理，若所述定子熱變形不均勻度過大，則反映出所述發(fā)電機(jī)組的定子安裝存在問題。
優(yōu)選的是，所述的基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法中，所述步驟一中，還選取溫度梯度指標(biāo)作為所述水輪發(fā)電機(jī)組的定子熱變形評(píng)價(jià)指標(biāo)，該溫度變化大小與所述定子熱變形量成正比，
β＝ΔAi/Δti
i代表各被測點(diǎn)，ΔAi為各發(fā)電機(jī)組上各被測點(diǎn)實(shí)時(shí)測量到的氣隙值，Δti為測量定子各被測點(diǎn)的溫度時(shí)的時(shí)間，β為定子熱變形率。
本發(fā)明通過建立定子熱變形量和定子熱變形不均勻度的數(shù)學(xué)模型，作為定子熱變形評(píng)價(jià)指標(biāo)，以水輪發(fā)電機(jī)組的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用“參數(shù)辨識(shí)”的方式，在實(shí)際的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，自動(dòng)選擇能夠反映定子熱變形故障特征的量化參數(shù)，來辨識(shí)機(jī)組是否存在定子熱變形故障，并完成自動(dòng)繪制趨勢(shì)圖及相關(guān)趨勢(shì)圖等特性曲線。本發(fā)明的診斷方式具有數(shù)學(xué)模型的支持，算法精準(zhǔn)，計(jì)算過程中選取數(shù)據(jù)具有客觀性和準(zhǔn)確性，且能夠自動(dòng)生成分析診斷報(bào)告，節(jié)省人力、時(shí)間的同時(shí)，也提高了計(jì)算和判斷的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明至少包括以下有益效果：
(1)易于操作。使用人員無需進(jìn)行設(shè)置、選擇數(shù)據(jù)等復(fù)雜操作，采用“一鍵完成”式的軟件操作。
(2)數(shù)據(jù)選擇、計(jì)算、判定過程自動(dòng)化。所有篩選數(shù)據(jù)和根據(jù)故障或缺陷模型計(jì)算的過程、分析推理、判定的過程由計(jì)算機(jī)完成，無需操作人員中間交互操作。
(3)報(bào)告中提供明確的分析診斷結(jié)論和可能的檢修建議。
(4)以報(bào)告的形式輸出到用戶界面，而且報(bào)告可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換為WORD等格式。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所述的分析診斷報(bào)告的生成流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形的自動(dòng)評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟：
步驟一、選取定子熱變形量和定子熱變形不均勻度作為水輪發(fā)電機(jī)組的定子熱變形評(píng)價(jià)指標(biāo)，并分別建立水輪發(fā)電機(jī)組定子熱變形量的數(shù)學(xué)模型和定子熱變形不均勻度的數(shù)學(xué)模型；
步驟二、在水輪發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)后，以水輪發(fā)電機(jī)組的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用所述定子熱變形量的數(shù)學(xué)模型和/或定子熱變形不均勻度的數(shù)學(xué)模型，采用參數(shù)辨識(shí)的方法，從所述在線監(jiān)測數(shù)據(jù)中自動(dòng)選擇所述定子熱變形量參數(shù)和/或定子熱變形不均勻度參數(shù)數(shù)據(jù)，通過計(jì)算來辨識(shí)水輪發(fā)電機(jī)組是否存在定子熱變形故障。
本發(fā)明通過建立定子熱變形量和定子熱變形不均勻度的數(shù)學(xué)模型，作為定子熱變形評(píng)價(jià)指標(biāo)，以水輪發(fā)電機(jī)組的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用“參數(shù)辨識(shí)”的方式，在實(shí)際的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，自動(dòng)選擇能夠反映定子熱變形故障特征的量化參數(shù)，來辨識(shí)機(jī)組是否存在定子熱變形故障，并完成自動(dòng)繪制趨勢(shì)圖及相關(guān)趨勢(shì)圖等特性曲線。本發(fā)明的診斷方式具有數(shù)學(xué)模型的支持，算法精準(zhǔn)，計(jì)算過程中選取數(shù)據(jù)具有客觀性和準(zhǔn)確性，且能夠自動(dòng)生成分析診斷報(bào)告，節(jié)省人力、時(shí)間的同時(shí)，也提高了計(jì)算和判斷的準(zhǔn)確性。
在上述方案中，作為優(yōu)選，所述步驟一中，所述定子熱變形量的計(jì)算公式如下：
其中，A為各發(fā)電機(jī)組上測點(diǎn)實(shí)時(shí)測量到的氣隙值，n為測點(diǎn)安裝數(shù)目，t1為發(fā)電機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)后達(dá)到熱平衡的時(shí)刻，t0為發(fā)電機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)后的初始時(shí)刻，ΔAS為定子熱變形量。
在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述步驟一中，所述定子熱變形不均勻度的計(jì)算公式為：
其中，A為各發(fā)電機(jī)組上測點(diǎn)實(shí)時(shí)測量到的氣隙值，n為測點(diǎn)安裝數(shù)目，t1為發(fā)電機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)后達(dá)到熱平衡的時(shí)刻，t0為發(fā)電機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)后的初始時(shí)刻，為定子熱變形量不均勻度。
在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述各發(fā)電機(jī)組上測點(diǎn)處設(shè)置有氣隙傳感器，用于測定所述發(fā)電機(jī)組的定子熱變形情況。
在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，作為優(yōu)選，在所述步驟二之后還包括如下步驟：
步驟三、自動(dòng)生成并顯示所述水輪發(fā)電機(jī)組的定子熱變形故障的分析診斷報(bào)告。
在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述分析診斷報(bào)告的內(nèi)容包括：轉(zhuǎn)子氣隙圓、轉(zhuǎn)子圓度、定子圓度、最小氣隙、最大氣隙、平均氣隙、定轉(zhuǎn)子相對(duì)偏心和升速過程中的氣隙變化曲線。
在上述方案中，作為優(yōu)選，所述分析診斷報(bào)告可自動(dòng)轉(zhuǎn)換為WORD格式。
在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述步驟二中，首先由人工選定需要生成的分析診斷報(bào)告，啟動(dòng)其相應(yīng)模塊，之后再根據(jù)故障診斷機(jī)理，采用參數(shù)辨識(shí)的方法，從所述在線監(jiān)測數(shù)據(jù)中自動(dòng)選擇所述定子熱變形量參數(shù)和/或定子熱變形不均勻度參數(shù)數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述步驟二中，若所述定子熱變形量數(shù)值過大，則反映出所述發(fā)電機(jī)組的定子剛度不夠或設(shè)計(jì)不合理，若所述定子熱變形不均勻度過大，則反映出所述發(fā)電機(jī)組的定子安裝存在問題。
在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述步驟一中，還選取溫度梯度指標(biāo)作為所述水輪發(fā)電機(jī)組的定子熱變形評(píng)價(jià)指標(biāo)，該溫度變化大小與所述定子熱變形量成正比，
β＝ΔAi/Δti
i代表各被測點(diǎn)，ΔAi為各發(fā)電機(jī)組上各被測點(diǎn)實(shí)時(shí)測量到的氣隙值，Δti為測量定子各被測點(diǎn)的溫度時(shí)的時(shí)間，β為定子熱變形率。
實(shí)施例1
以水輪發(fā)電機(jī)組的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測分析，獲取到機(jī)組振動(dòng)、擺度、壓力脈動(dòng)、位移等相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的分析才能實(shí)現(xiàn)對(duì)定子熱變形故障的自動(dòng)分析診斷功能，這就對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、參數(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)性、權(quán)威性等有很高的要求。
因此，本發(fā)明提供了一種新的自動(dòng)分析診斷方法，即“參數(shù)辨識(shí)”的方式。通過設(shè)計(jì)算法，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，在實(shí)際的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇能夠反映定子熱變形故障特征的量化參數(shù)，來辨識(shí)機(jī)組是否存在定子熱變形故障，并完成自動(dòng)繪制趨勢(shì)圖及相關(guān)趨勢(shì)圖等特性曲線。
1、定子熱變形的故障機(jī)理：
定子結(jié)構(gòu)變形主要來源于有以下幾個(gè)來源：
1)熱變形：表現(xiàn)為隨著機(jī)組定子溫度的升高，定子向外擴(kuò)張。從測量數(shù)據(jù)看，機(jī)組在剛開機(jī)并網(wǎng)后，隨著定子溫度的升高，各個(gè)方向上測得的氣隙值同時(shí)變大；但是，需要考察的是，定子在各個(gè)方向上的變形量是否均勻，這一點(diǎn)非常關(guān)鍵，不均勻的變形往往是由于定子安裝原因?qū)е碌?除非空冷器工作不正常)。
2)由于設(shè)計(jì)生產(chǎn)原因?qū)е露ㄗ予F心/定子機(jī)座剛度不夠而引起的機(jī)組長期運(yùn)行定子緩慢不一致變形。這種變形是相當(dāng)緩慢的，往往表現(xiàn)為機(jī)組持續(xù)運(yùn)行的時(shí)間越長，其變形也越大；而從短期數(shù)據(jù)觀察，變形量與勵(lì)磁電流、機(jī)組出力的關(guān)系并不明顯；另外一個(gè)現(xiàn)象就是定子各個(gè)方向上的變形量并不完全一致。從測量數(shù)據(jù)看，在同樣的機(jī)組運(yùn)行工況下，定子不同方位測點(diǎn)氣隙值的發(fā)展趨勢(shì)存在緩慢變化，并且變化方向并不一致。
3)定子位移。引起定子位移的主要原因來源于安裝問題和設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的機(jī)座剛度不夠。但是定子位移表現(xiàn)出來的特征是定轉(zhuǎn)子相對(duì)偏心值和相對(duì)偏心方位發(fā)生變化，但平均氣隙變化不大。
2、定子熱變形的故障特征參數(shù)及其辨識(shí)算法
本系統(tǒng)設(shè)定的定子熱變形評(píng)價(jià)指標(biāo)為：
1)定子熱變形量；
2)定子熱變形不均勻度；
3)定子幾何中心相對(duì)偏移值及方位；
4)溫度梯度指標(biāo)。
定子熱變形量指在機(jī)組并網(wǎng)后和達(dá)到熱平衡前這段時(shí)間，平均氣隙的變化值；計(jì)算公式如下：
而熱變形不均勻度，則指該段時(shí)間不同方位測點(diǎn)測量得到的氣隙變化值的最大、最小之差；計(jì)算公式如下：
A為各測點(diǎn)實(shí)時(shí)測量到的氣隙值
n為測點(diǎn)安裝數(shù)目
t1為機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)后達(dá)到熱平衡時(shí)刻
t0為并網(wǎng)后的初始時(shí)刻
ΔAS為定子熱變形量
為定子熱變形不均勻度
溫度梯度指標(biāo)，即溫度/定子熱變形量，溫度變化大小與定子熱變形量成正比，
β＝ΔAi/Δti
i代表各被測點(diǎn)，ΔAi為各發(fā)電機(jī)組上各被測點(diǎn)實(shí)時(shí)測量到的氣隙值，Δti為測量定子各被測點(diǎn)的溫度時(shí)的時(shí)間，β為定子熱變形率。
1)比較各被測點(diǎn)的熱變形率大小，數(shù)值最大的即為最大變形量，由此可判斷出該部位的機(jī)械結(jié)構(gòu)的鋼度。機(jī)械部件的鋼度與機(jī)械結(jié)構(gòu)本身的材質(zhì)有關(guān)系，也會(huì)影響到定子熱變形量，機(jī)械部件之間的連接松緊度擠壓量等對(duì)變形大小也有影響。
2)比較各被測點(diǎn)的熱變形率均勻度，算出最大值與最小值的差，即用公式表示為：α代表變形率不均勻度，可判斷出空氣冷卻器的好壞程度。
通過定子熱變形量可以直接地評(píng)價(jià)定子熱變形的大小，過大的變形量則反映出定子剛度不夠(或設(shè)計(jì)不合理)；而過大的定子熱變形不均勻度，則反映出定子安裝存在問題(比如分瓣式鐵心的合縫松動(dòng)或定子機(jī)座焊縫收縮變形問題等)
3、定子熱變形的自動(dòng)化分析診斷A
A自動(dòng)分析診斷報(bào)告
自動(dòng)分析診斷功能是系統(tǒng)根據(jù)故障機(jī)理，自動(dòng)選取合適的數(shù)據(jù)，進(jìn)行自動(dòng)分析和統(tǒng)計(jì)判斷，并給出分析評(píng)價(jià)診斷結(jié)果。整個(gè)分析過程系統(tǒng)能夠自動(dòng)完成而無需人工操作。
報(bào)告的生成流程基本流程如圖1所示，該流程中，除選擇啟動(dòng)報(bào)告需要人為選定之外,其他環(huán)節(jié)全部由系統(tǒng)的綜合分析診斷軟件自動(dòng)完成。
本部分功能主要面向日常運(yùn)行工作人員。具備以下特點(diǎn)：
(1)易于操作。使用人員無需進(jìn)行設(shè)置、選擇數(shù)據(jù)等復(fù)雜操作，采用“一鍵完成”式的軟件操作。
(2)數(shù)據(jù)選擇、計(jì)算、判定過程自動(dòng)化。所有篩選數(shù)據(jù)和根據(jù)故障或缺陷模型計(jì)算的過程、分析推理、判定的過程由計(jì)算機(jī)完成，無需操作人員中間交互操作。
(3)報(bào)告中提供明確的分析診斷結(jié)論和可能的檢修建議。
(4)以報(bào)告的形式輸出到用戶界面，而且報(bào)告可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換為WORD等格式。
B自動(dòng)分析診斷技術(shù)路線
通過定子熱變形量可以直接地評(píng)價(jià)定子熱變形的大小，過大的變形量則反映出定子剛度不夠(或設(shè)計(jì)不合理)；而過大的定子熱變形不均勻度，則反映出定子安裝存在問題(比如分瓣式鐵心的合縫松動(dòng)或定子機(jī)座焊縫收縮變形問題等)。
利用氣隙傳感器可以對(duì)定子熱變形情況進(jìn)行分析，利用多只氣隙傳感器可以計(jì)算定子熱變形的位置。
C最終分析診斷結(jié)論形式及內(nèi)容
以自動(dòng)分析診斷報(bào)告的形式輸出。
報(bào)告的內(nèi)容包括：
1)低轉(zhuǎn)速下定轉(zhuǎn)子氣隙圓、以及計(jì)算得到的轉(zhuǎn)子圓度、定子圓度、最小氣隙、最大氣隙、平均氣隙、定轉(zhuǎn)子相對(duì)偏心等評(píng)價(jià)指標(biāo)；
2)高轉(zhuǎn)速下定轉(zhuǎn)子氣隙圓、以及計(jì)算得到的轉(zhuǎn)子圓度、定子圓度、最小氣隙、最大氣隙、平均氣隙、定轉(zhuǎn)子相對(duì)偏心等評(píng)價(jià)指標(biāo)；
3)投勵(lì)磁后定轉(zhuǎn)子氣隙圓、以及計(jì)算得到的轉(zhuǎn)子圓度、定子圓度、最小氣隙、最大氣隙、平均氣隙、定轉(zhuǎn)子相對(duì)偏心等評(píng)價(jià)指標(biāo)；
4)升速過程，氣隙變化曲線。
這里說明的模塊數(shù)量和處理規(guī)模是用來簡化本發(fā)明的說明的。對(duì)本發(fā)明的XX的應(yīng)用、修改和變化對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。