专利名称：汽轮发电机组低频振动非稳态快速预警方法
技术领域：
本发明属于旋转机械振动状态监测与故障诊断技术领域，尤其涉及一种汽轮发电机组低频振动非稳态快速预警方法。
背景技术：
大型汽轮发电机组转子的低频振动问题，经常影响大型机组的安全运行。汽轮发电机组轴系剧烈的低频振动可导致转子与密封、轴瓦、叶顶等部位发生动静碰摩，对机组安全性以及可靠性带来重大�：Γ匦胂捅苊饣橹嵯档推嫡穸任侍�。因此，对大型发电机组低频振动非稳态判别对保证整个大型发电机组的安全性十分重要。低频振动故障机理复杂，与机组的设计、安装、操作运行、设备状况等很多因素有关,处理难度大。
判断机组转子低频振动是否处于非稳态，通常由具有一定现场运行经验及专业知识技能的专业人员完成，由此带来分析结果客观性较差、分析过程耗费时间资源、人力过高等问题，并且无法做到低频振动非稳态的实时自动在线监测、分析及判别。因此，提出一种大型汽轮发电机组低频振动非稳态快速预警方法就显得十分重要。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种汽轮发电机组低频振动非稳态快速预警方法，用以解决现有的汽轮发电机组低频振动非稳态判定过程工作效率和准确度低下的问题。为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种汽轮发电机组低频振动非稳态快速预警方法，其特征在于，所述方法包括步骤I :设定起始时刻TM、终止时刻Tn和步进长度t ；步骤2 :在时刻TM，获取该时刻低频振动幅值序列;其中，i为频率序号，i =1,2,...,1, I为设定值；步骤3 :存储该时刻低频振动幅值序列#判断是否达到终止时刻Tn，如果已经达到终止时刻TN，则执行步骤4 ;否则，令Tm = TM+t，返回步骤2 ；步骤4 :将每个时刻存储的低频振动幅值序列4"中的数据按照存储时间的先后顺序排序，同一时刻的低频振动幅值序列<中的数据按照下标i由小到大的顺序排序，得到
从起始时刻Tm到终止时刻Tn的低频振动幅值序列;其中，j = 1，2，. . .，；步骤5 :分别计算低频振动幅值序列」的每个频率序号i下的低频振动幅值的跨度^和低频振动幅值序列的每个频率序号i下的低频振动幅值的参数Wf ;步骤6 :根据低频振动幅值序列的每个频率序号i下的低频振动幅值的跨度<5f和低频振动幅值序列的每个频率序号i下的低频振动幅值的参数Hf，判断当前时刻汽轮发电机组轴系转子一侧的低频振动是否处于非稳态。
所述步骤2包括步骤21 :采集机组转子一侧的轴相对振动信号、转子的转速信号以及键相信号；步骤22 :根据采集的信号，利用快速傅立叶变换频谱分析方法，计算该时刻从低频到高频的振动频率所对应的振动幅值序列；步骤23 :从所述振动幅值序列中，截取所有小于机组工作转速频率的振动频率所对应的振动幅值,得到该时刻低频振动幅值序列;其中，i为频率序号，i = 1，2，...，1，I为设定值。所述计算低频振动幅值序列#的每个频率序号i下的低频振动幅值的跨度^利用公式f =\μξ^-μξ-\ ;其中，为每个频率序号i下的低频振动幅值的最大值，即
Armax，<*为每个频率序号i下的低频振动幅值的最小值，即/=
T -T
1，2，···，1，1 为设定值，j = 1,2, ...,m, W= N 玄 M。所述计算低频振动幅值序列#的每个频率序号i下的低频振动幅值的参数wf利
m—1职
用公式 wf =w/i f(0)2琪中，啡)=写(蹲 x5:U)) 'Btr =(4 -μ" > 且如果(j+k)
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t所述步骤6具体是，当存在频率序号i下的低频振动幅值的参数wf大于第一设定值并且存在频率序号i下的低频振动幅值的跨度 < 大于第二设定值Al时，则当前时刻汽轮发电机组轴系转子一侧的低频振动处于非稳态；否则，当前时刻汽轮发电机组轴系转子一侧的低频振动不处于非稳态。所述第一设定值= 98.3 α
所述第二设定值= 15μη。本发明提供的方法，对机组运行中转子振动数据进行实时自动在线监测、分析及判别，判定转子低频振动是否处于非稳态，提高了大型汽轮发电机组低频振动非稳态实时预警分析工作的效率和准确度。
图I是汽轮发电机组低频振动非稳态快速预警方法流程图；图2是汽轮发电机组低频振动非稳态快速预警示意图。
具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。实施例图I是汽轮发电机组低频振动非稳态快速预警方法流程图。如图I所示，本发明提供的一种汽轮发电机组低频振动非稳态快速预警方法包括步骤I :设定起始时刻Tm = O秒、终止时刻Tn = 10秒和步进长度t = O. I秒。步骤2 :在时刻TM，获取该时刻低频振动幅值序列 ，其中，i为频率序号，i =1,2,...,1, I为设定值。获取该时刻低频振动幅值序列<具体包括步骤21 :采集机组转子一侧的轴相对振动信号、转子的转速信号以及键相信号。图2是汽轮发电机组低频振动非稳态快速预警示意图。如图2所示，转子轴相对振动数据、转子的转速信号以及键相信号可以从配置汽轮发电机组的监视仪表(TSI)获得，机组功率数据信号可以从配置汽轮发电机组的分布式控制系统(DCS)获得。本实施例中，转子轴相对振动数据、转子的转速信号以及键相信号是从配置汽轮发电机组的监视仪表(TSI)获得，机组功率数据信号是从配置汽轮发电机组的分布式控制系统(DCS)获得。数据采集卡插入工业用微型计算机(IPC)提供的插槽内。根据数据采集卡的要求，数据采集调理设备处理来自汽轮发电机组监视仪表(TSI)的轴相对振动信号、转子的转速信号、键相信号，经过处理后的轴相对振动信号、转子的转速信号、键相信号输入IPC内的高速振动数据采集卡。振动数据采集卡每一通道技术参数为50ks/s，24bit。根据本发明提供的方法设计具体的汽轮发电机组低频振动非稳态实时预警程序，将程序安装在工业用微型计算机(IPC)内。汽轮发电机组低频振动非稳态实时预警程序中的一次诊断循环过程，包括诊断方法中涉及的数据实时采集计算存储、实时判别、低频振动参量实时计算及低频振动非稳态判定等一系列计算分析环节。利用汽轮发电机组低频振动非稳态实时预警程序监测分析高压转子的低频振动是否处于非稳态。首先，工业用微型计算机(IPC)中的分析程序通过采用高速振动数据采集卡实时采集汽轮发电机组高压转子A侧支持轴承附近测得的轴相对振动数据、转子的转速信号以及键相信号。振动数据采集卡每一通道技术参数为50ks/s，24bit。步骤22 :根据采集的信号，利用快速傅立叶变换频谱分析方法，计算该时刻从低频到高频的振动频率所对应的振动幅值序列。针对机组高压转子一侧的轴相对振动数据，利用FFT (快速傅立叶变换)频谱分析方法，计算得到当前时刻从低频到高频的不同振动频率所对应的振动幅值数据序列(幅值单位为4 111，即微米)。步骤23 :从所述振动幅值序列中，截取得到频率小于机组工作转速对应频率(50Hz)的当前时刻低频振动幅值序列< (i = 1，2，3，. . .，I)。设定振动数据采集频率及采 集数据量，可使得低频振动幅值序列数据个数I = 98。i为不同频率对应的频率序号，这些不同的频率都是小于机组工作转速对应频率(50Hz)的频率。事实上，上述获取该时刻低频振动幅值序列#的过程已经是现有技术，在本发明中不再赘述。步骤3 :存储该时刻低频振动幅值序列·#，判断是否达到终止时刻Tn，如果已经达到终止时刻TN，则执行步骤4 ;否则，令Tm = TM+t，返回步骤2。步骤4:将每个时刻存储的低频振动幅值序列 < 中的数据按照存储时间的先后顺序排序，同一时刻的低频振动幅值序列f中的数据按照下标i由小到大的顺序排序，得到从起始时刻Tm到终止时刻Tn的低频振动幅值序列4其中，j =1，2，···，
权利要求
1.一种汽轮发电机组低频振动非稳态快速预警方法，其特征在于，所述方法包括 步骤I :设定起始时刻Tm、终止时刻Tn和步进长度t ； 步骤2 :在时刻TM，获取该时刻低频振动幅值序列I其中，i为频率序号，i =1,2,...,1, I为设定值； 步骤3 :存储该时刻低频振动幅值序列4"判断是否达到终止时刻TN，如果已经达到终止时刻TN，则执行步骤4 ;否则，令Tm = TM+t,返回步骤2 ； 步骤4 :将每个时刻存储的低频振动幅值序列<中的数据按照存储时间的先后顺序排序，同一时刻的低频振动幅值序列<中的数据按照下标i由小到大的顺序排序，得到从起始时刻Tm到终止时刻Tn的低频振动幅值序列# ;其中，j = 1，2，. . .，； 步骤5 :分别计算低频振动幅值序列^的每个频率序号i下的低频振动幅值的跨度和低频振动幅值序列 <的每个频率序号i下的低频振动幅值的参数Hf ； 步骤6 :根据低频振动幅值序列^的每个频率序号i下的低频振动幅值的跨度cf和低频振动幅值序列的每个频率序号i下的低频振动幅值的参数wf ,判断当前时刻汽轮发电机组轴系转子一侧的低频振动是否处于非稳态。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括 步骤21 :采集机组转子一侧的轴相对振动信号、转子的转速信号以及键相信号； 步骤22 :根据采集的信号，利用快速傅立叶变换频谱分析方法，计算该时刻从低频到高频的振动频率所对应的振动幅值序列； 步骤23 :从所述振动幅值序列中，截取所有小于机组工作转速频率的振动频率所对应的振动幅值，得到该时刻低频振动幅值序列;其中，i为频率序号，i = 1,2, ...,1,1为设定值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算低频振动幅值序列<的每个频率序号i下的低频振动幅值的跨度#利用公式<;其中，//fmax为每个频率序号i下的低频振动幅值的最大值，即为每个频率序号i下的低频振动幅值的最小值，即#f_ ，i = 1，2，. . .，1，I为设定值，j = 1，2，. . .，m，
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算低频振动幅值序列的每个频率序号i下的低频振动幅值的参数利用公式Hf = /式(0)2χΣ式⑷2 ;其中，
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤6具体是，当存在频率序号i下的低频振动幅值的参数wf大于第一设定值并且存在频率序号i下的低频振动幅值的跨度if大于第二设定值式^时，则当前时刻汽轮发电机组轴系转子一侧的低频振动处于非稳态；否则，当前时刻汽轮发电机组轴系转子一侧的低频振动不处于非稳态。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一设定值Ki=98.3。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二设定值苑:.=.5/〃》。
全文摘要
本发明公开了旋转机械振动状态监测与故障诊断技术领域中的一种汽轮发电机组低频振动非稳态快速预警方法。包括设定起始时刻、终止时刻和步进长度；从起始时刻到终止时刻，获取每个步进长度所处时刻的低频振动幅值序列，并由此得到从起始时刻到终止时刻的低频振动幅值序列；分别计算每个频率序号下的低频振动幅值的跨度和每个频率序号下的低频振动幅值的参数；根据每个频率序号下的低频振动幅值的跨度和每个频率序号下的低频振动幅值的参数，判断当前时刻汽轮发电机组轴系转子一侧的低频振动是否处于非稳态。本发明实现了转子低频振动是否处于非稳态的自动判定，提高了大型汽轮发电机组低频振动非稳态实时预警分析工作的效率和准确度。
文档编号G01H17/00GK102865921SQ20121038783
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者宋光雄 申请人:华北电力大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
