[發明專利]汽輪發電機組轉子熱彎曲不平衡故障實時診斷方法

無效

• 申請號: 200910076659.4
• 申請日: 2009-01-13
• 公開（公告）號: CN101451898A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 宋光雄
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01M1/22
• 分類號: G01M1/22
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬于旋轉機械振動狀態監測與故障診斷領域，特別涉及大型汽輪發電機組振動狀態實時在線自動監測的一種汽輪發電機組轉子熱彎曲不平衡故障實時診斷方法。

背景技術

汽輪機轉子受熱后出現的彎曲變形成為熱彎曲，熱彎曲將導致轉子平衡狀態的變化，因此熱彎曲亦成為熱不平衡。熱彎曲是一種較為常見的振動現象，引起熱彎曲的原因是多種多樣的。轉子材質的缺陷可以引起熱彎曲。材質不均勻導致受熱后膨脹不均勻，引起轉子熱彎曲；轉子在制造過程中的殘余應力，受熱后應力釋放導致熱彎曲。通常上下缸存在溫差，停機后轉子的上部溫度比下部高，使轉子發生熱彎曲，需要較長時間的盤車后才能恢復。大型汽輪發電機組連續盤車的時間不能少于規定時間，盤車時間過短，熱彎曲無法恢復，引起振動過大。來自蒸汽管道、除氧器和汽封系統的水或溫度較低的蒸汽，引起轉子局部溫度的降低，導致轉子熱彎曲。進入轉子中心孔內的油形成汽化-凝結循環，對轉子產生不對稱的冷卻或加熱，形成轉子的熱彎曲。套裝葉輪松動導致轉子與葉輪接觸部位溫度不均勻，形成熱彎曲。發電機轉子由于冷卻不均勻、內摩擦力、匝間短路，引起轉子熱彎曲。汽輪發電機轉子熱彎曲故障的診斷工作都是由經驗豐富的專家完成，診斷經濟成本高，周期長。因此，提出一種汽輪發電機轉子熱彎曲故障在線實時診斷方法就顯得十分重要。

本發明提供的汽輪發電機組轉子熱彎曲故障實時診斷方法，對機組轉子熱彎曲故障進行實時自動在線監測、分析、診斷，提高故障診斷效率和準確度。

發明內容

本發明的目的是提供能夠自動在線監測、準確診斷故障的一種汽輪發電機組轉子熱彎曲不平衡故障實時診斷方法。該方法基于汽輪機運行中轉子的軸相對振動幅值及相位數據，結合計算機程序計算實現。

本發明采用的技術方案是：一種汽輪發電機組轉子熱彎曲不平衡故障實時診斷方法，其特征是，它包括：

(1)數據采集，實時采集機組轉子兩側支持軸承附近測得的的軸相對振動數據以及鍵相信號；

(2)軸振數據實時運算及存儲，針對機組轉子兩側的軸相對振動數據，利用FFT頻譜分析方法，實時同步計算轉子A、B兩側軸相對振動基頻振動幅值A_ra、A_rb和相位P_ra、P_rb，并存儲轉子兩側軸相對振動基頻振動幅值和相位值，其中FFT為快速傅立葉變換；

(3)軸振基頻振動幅值實時驗證，實時進行當前的軸振基頻振動振幅與幅值閾值A_T1的比較，如果當前轉子任何一側的軸振基頻振動的振幅大于A_T1，那么記錄此時刻T₁并進行后續的計算分析。

(4)軸振基頻振動幅值趨勢平緩性驗證，從T₁時刻向前截取至T0時刻的基頻振動幅值(μm)數據，計算T0時刻至T₁時刻的基頻振動幅值數據的線性模型最佳擬合斜率，同時進行基頻振動幅值數據的四階多項式最佳擬合分析。根據軸振基頻振動幅值線性模型最佳擬合的斜率a及四階多項式最佳擬合的均方誤差e1，判定軸振基頻振動幅值趨勢平緩性驗證是否通過。

(5)軸振基頻振動相位趨勢平緩性驗證，從T₁時刻向前截取至T0時刻的軸振基頻振動相位數據(相位單位為°)，計算T0時刻至T₁時刻的基頻振動相位數據，進行最佳線性擬合分析。根據軸振基頻振動相位數據的線性模型最佳擬合的斜率m及線性模型最佳擬合的均方誤差e2，判定軸振基頻振動相位趨勢平緩性驗證是否通過。

(6)轉子熱彎曲不平衡故障判定，結合軸振基頻振動幅值實時驗證、軸振基頻振動幅值趨勢平緩性驗證及軸振基頻振動相位趨勢平緩性驗證3項實時分析的結果，判斷得出大型汽輪發電機組是否發生轉子熱彎曲不平衡故障。

本發明汽輪機組轉子熱彎曲不平衡故障診斷方法利用機組運行中轉子的軸相對振動幅值及相位數據，經過計算分析判斷得到故障診斷結論，具有方法科學，結論可靠，能夠實現自動實時在線監測、診斷故障等優點。

附圖說明

圖1為汽輪發電機組轉子熱彎曲不平衡故障的監測示意圖。

圖2為轉子熱彎曲不平衡故障實時診斷功能流程圖。

圖3為軸振基頻振動幅值趨勢平緩性驗證流程圖。

圖4為軸振基頻振動相位趨勢平緩性驗證流程圖。

具體實施方式