[發(fā)明專利]基于超速保護(hù)信號(hào)的汽輪機(jī)小軸彎振扭振并行測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010103615.2
• 申請(qǐng)日: 2020-02-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111256971B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙文廣;楊建剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00;G01D5/245;G01P3/481
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于超速保護(hù)信號(hào)的汽輪機(jī)小軸彎振扭振并行測(cè)量方法，屬于汽輪機(jī)組振動(dòng)測(cè)量與信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法利用現(xiàn)有的多個(gè)超速保護(hù)信號(hào)，并行獲取機(jī)頭小軸彎振與扭振信號(hào)，解決了機(jī)頭小軸振動(dòng)難以測(cè)試的技術(shù)難題；對(duì)超速保護(hù)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)解調(diào)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)頭小軸處彎曲振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)狀態(tài)。并且，該方法完全基于機(jī)頭小軸處已有的測(cè)速齒輪探頭，無(wú)需增設(shè)傳感器，避開(kāi)設(shè)備安裝難題，減少設(shè)備成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽輪機(jī)組振動(dòng)測(cè)量與信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于超速保護(hù)信號(hào)的汽輪機(jī)小軸彎振扭振并行測(cè)量方法。

背景技術(shù)

振動(dòng)被譽(yù)為機(jī)械設(shè)備的“體溫計(jì)”，可直接反映設(shè)備安全運(yùn)行狀況。彎曲振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的全面測(cè)量對(duì)于機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的分析診斷和故障預(yù)測(cè)十分重要。劇烈的彎振和扭振將會(huì)造成軸承損壞、通流部分磨損、大軸彎曲、轉(zhuǎn)軸與聯(lián)軸器疲勞損壞等故障，嚴(yán)重危害設(shè)備運(yùn)行安全。目前工程實(shí)踐中，機(jī)頭小軸位于汽輪機(jī)外伸端，容易產(chǎn)生因小軸甩頭而引發(fā)的劇烈振動(dòng)。但在火電機(jī)組設(shè)計(jì)中，受結(jié)構(gòu)等因素限制，絕大部分汽輪機(jī)機(jī)頭小軸處并未設(shè)計(jì)安裝彎振與扭振測(cè)量探頭，這使得無(wú)法對(duì)機(jī)頭小軸處的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，從而會(huì)影響對(duì)機(jī)頭振動(dòng)現(xiàn)象分析診斷的準(zhǔn)確性。因此，為了更準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)機(jī)頭小軸處振動(dòng)水平，反應(yīng)機(jī)組運(yùn)行健康狀態(tài)，亟需一種可以便捷進(jìn)行機(jī)頭小軸彎振扭振測(cè)量的方法。

目前機(jī)組設(shè)計(jì)中，為了對(duì)汽機(jī)進(jìn)行有效地超速保護(hù)，往往會(huì)在機(jī)頭小軸處的測(cè)速齒輪盤上布置多個(gè)轉(zhuǎn)速測(cè)量探頭。汽輪機(jī)是在高溫、高壓下高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，其旋轉(zhuǎn)部件承受巨大的離心力，且該離心力是與轉(zhuǎn)速的平方成正比的。隨著轉(zhuǎn)速的升高，其離心力將快速上升。一旦出現(xiàn)超速事故，將造成葉片斷裂、動(dòng)靜碰摩、甚至斷軸等嚴(yán)重事故。所以，汽輪機(jī)超速保護(hù)是汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)之一。機(jī)組機(jī)頭小軸處布置的多個(gè)超速信號(hào)測(cè)試探頭，就是為了確保超速信號(hào)測(cè)量地準(zhǔn)確性與有效性，防止出現(xiàn)超速事故。

綜上所述，目前絕大部分汽機(jī)在機(jī)頭小軸處安裝有多個(gè)用來(lái)超速保護(hù)的轉(zhuǎn)速探頭，卻并沒(méi)有設(shè)計(jì)安裝彎振與扭振測(cè)量探頭，這影響了對(duì)機(jī)組機(jī)頭振動(dòng)問(wèn)題的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析診斷。若在小軸處加設(shè)彎振扭振探頭，不僅增加了傳感器費(fèi)用和檢測(cè)儀器測(cè)量通道，而且受結(jié)構(gòu)條件限制，傳感器的安裝很不方便。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于超速保護(hù)信號(hào)的汽輪機(jī)小軸彎振扭振并行測(cè)量方法，該方法能夠?qū)崟r(shí)獲取機(jī)組小軸彎振與扭振信號(hào)。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種基于超速保護(hù)信號(hào)的汽輪機(jī)小軸彎振扭振并行測(cè)量方法，基于汽輪機(jī)機(jī)頭小軸處已有的多個(gè)測(cè)速齒輪探頭，對(duì)超速保護(hù)信號(hào)動(dòng)態(tài)解調(diào)，實(shí)時(shí)并行獲取機(jī)頭小軸處彎振與扭振信號(hào)。

其中，包括如下步驟：

(1)獲取汽輪機(jī)機(jī)頭小軸處已有測(cè)速齒輪裝置的各項(xiàng)靜態(tài)技術(shù)參數(shù)；

(2)采用高頻脈沖時(shí)序計(jì)數(shù)法測(cè)試三組超速保護(hù)信號(hào)，從中得到瞬時(shí)角速度信號(hào)；

(3)對(duì)所測(cè)三組超速保護(hù)瞬時(shí)角速度信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，得機(jī)頭小軸處水平彎振信號(hào)、垂直彎振信號(hào)和扭振角速度信號(hào)；

(4)通過(guò)扭振角速度信號(hào)得到扭振角位移信號(hào)。

具體的，所述步驟(1)中，靜態(tài)技術(shù)參數(shù)包括：測(cè)速齒輪齒數(shù)或其他等分機(jī)構(gòu)間隔數(shù)，軸段半徑，以及多個(gè)已有傳感器的安裝角度。

所述步驟(2)中，測(cè)試前調(diào)整傳感器與轉(zhuǎn)軸之間的距離和角度，以保證傳感器能夠正確感應(yīng)到脈沖信號(hào)。

設(shè)脈沖法測(cè)量信號(hào)時(shí)齒盤數(shù)為m，每轉(zhuǎn)動(dòng)1周將會(huì)輸出m個(gè)脈沖，采用高頻計(jì)數(shù)器，計(jì)量2個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔Δt_i，從中可得瞬時(shí)角速度信號(hào)為：

其中，m為齒數(shù)，N為總的采樣點(diǎn)數(shù)，當(dāng)總的測(cè)量周期數(shù)為n時(shí)，總采樣點(diǎn)數(shù)為：N＝m×n。