[發明專利]一種單一或多耦合轉子系統故障測試系統及故障診斷方法

在審

• 申請號: 202011101076.5
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112304600A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 錢冰;馮治國;蔡銀輝
• 申請（專利權）人: 國電大渡河檢修安裝有限公司
• 主分類號: G01M13/022
• 分類號: G01M13/022;G01M13/00;G01M13/028
• 代理公司: 成都元信知識產權代理有限公司 51234
• 代理人: 趙道剛

1.一種單一或多耦合轉子系統故障測試系統，其特征在于，包括：

測試平臺，所述測試平臺用于測試轉軸的性能；所述測試平臺包括安裝平臺、電機、聯軸器、軸承座、滑動軸承、平衡盤、加熱套、制動器和葉輪；所述聯軸器為膜式聯軸器，用于轉軸與電機、制動器之間的連接；所述滑動軸承設置在軸承座上，所述滑動軸承包括圓形或橢圓形的軸瓦，所述軸瓦包括相對設置的上軸瓦和下軸瓦，所述下軸瓦的底部設置有溝槽，所述溝槽沿下軸瓦軸向方向水平設置，且相對下軸瓦中心對稱設置，所述溝槽的長度為下軸瓦長度的1/2-2/3，所述溝槽在寬度方向上其兩側相對于滑動軸承中心的夾角為90°，所述溝槽深度為0.2-0.5mm；所述上軸瓦和下軸瓦均為組合式結構，所述上軸瓦、下軸瓦包括有軸瓦初始段、軸瓦端部填充段和/或至少一個軸瓦中部填充段，所述軸瓦中部填充段配合設置在軸瓦初始段和軸瓦端部填充段之間；

數據采集系統，所述數據采集系統用于采集轉軸的運行狀態數據；所述數據采集系統包括多通道數據采集單元、用于檢測轉軸轉速的轉速檢測系統、用于采集轉軸振動數據的振動傳感器和用于測試轉軸在X方向和Y方向上位移的位移傳感器組件；

控制系統，所述控制系統用于接收數據采集系統采集的數據并對數據進行分析和處理，并根據分析的結果對測試平臺進行控制。

2.根據權利要求1所述的單一或多耦合轉子系統故障測試系統，其特征在于，所述軸瓦初始段、軸瓦端部填充段、軸瓦中部填充段之間設置有配合的連接定位結構，所述軸瓦初始段、軸瓦端部填充段、軸瓦中部填充段之間通過所述連接定位結構進行連接，所述連接定位結構包括設置在軸瓦初始段、軸瓦端部填充段一端端部及設置在軸瓦中部填充段兩端端部的限位槽和連接夾片，所述限位槽相對設置在軸瓦的內外兩側，所述連接夾片包括兩個相對設置的夾片，所述夾片可對應配合設置到限位槽內。

3.一種單一或多耦合轉子系統故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)測試在正常工況下和不同故障工況下轉子系統的運行狀態數據，并繪制運行曲線圖，建立不同故障狀態判斷模型，包括轉軸裂紋故障判斷模型、軸系熱變形故障判斷模型、聯軸器裂紋故障判斷模型；

所述建立所述轉軸裂紋故障判斷模型的步驟為:

Z1、將正常無裂紋的轉軸安裝到測試平臺上，設置振動傳感器、位移傳感器，所述振動傳感器采用磁吸方式固定設置于軸承座上，所述每個采樣點分別設置兩個位移傳感器，兩個傳感器分別沿水平方向和豎直方向設置，分別用于檢測轉軸在X方向和Y方向的位移數據；

Z2、控制電機啟動，使轉軸勻速上升到測試系統的臨界轉速，待轉速穩定后，獲取傳感器采集的振動數據；

Z3、調節制動器扭矩大小，均勻調節轉軸的轉速，使測試系統處于1/2臨界轉速附近并以ΔV為變量調節轉軸轉速，采集不同轉速下的振動數據；

Z4、將預制有裂紋的裂紋軸安裝到測試平臺上，重復步驟Z2和Z3；

Z5、對采集的數據進行分析，得到正常軸與裂紋軸的振動曲線、軸心軌跡曲線圖，對比正常軸與裂紋軸之間的振動曲線、軸心軌跡曲線，建立轉軸裂紋故障判斷模型；

所述建立軸系熱變形故障判斷模型的步驟為：

R1、將轉軸安裝到測試平臺上，在轉軸中部位置設置加熱套，所述加熱套的加熱長度為100-200mm，加熱套與轉軸之間設置有0.5-1mm的間隙，所述間隙內填充耐高溫絕緣油；

R2、在轉軸的兩端及加熱段位置分別設置數據采樣點，在所述采樣點分別設置振動傳感器、位移傳感器，所述振動傳感器采用磁吸方式固定設置，所述每個采樣點分別設置兩個位移傳感器，兩個傳感器分別沿水平方向和豎直方向設置，分別用于檢測轉軸在X方向和Y方向的位移數據；

R3、啟動電機和加熱套，待加熱套溫度升至預定溫度后，維持轉軸繼續轉動15-20min，使轉軸加熱端加熱到預定溫度；

R4、采集轉軸的振動、位移數據，并測量轉軸加熱段的形變量；

R5、調節加熱套的溫度設定，設定一個初始溫度T1，以ΔT的溫度梯度為變量調節加熱溫度，重復步驟R3和R4；

R6、對采集的數據進行分析，得到不同溫度下轉軸形變量、轉軸振動、軸心軌跡曲線，建立軸系熱變形故障判斷模型；

所述建立聯軸器裂紋故障判斷模型的步驟為：

L1、將轉軸安裝到測試平臺上，轉軸與電機輸出軸之間采用正常的聯軸器連接；

L2、在轉軸兩端及聯軸器設置位置分別設置數據采樣點，在所述采樣點分別設置振動傳感器、位移傳感器，所述振動傳感器采用磁吸方式固定設置，所述每個采樣點分別設置兩個位移傳感器，兩個傳感器分別沿水平方向和豎直方向設置，分別用于檢測轉軸在X方向和Y方向的位移數據，設置轉速檢測系統，用于采集轉速信號，對電機轉軸轉速進行反饋控制；

L3、控制電機啟動，使轉軸勻速上升到測試系統的臨界轉速，待轉速穩定后，獲取采集的檢測數據；

L4、調節制動器扭矩大小，均勻調節轉軸的轉速，以ΔV為變量調節轉軸轉速，直至測試系統處于1/2臨界轉速附近時停止轉速調節，采集不同轉速下的數據；

L5、采用預制有裂紋的聯軸器連接轉軸與電機輸出軸，重復步驟L2、L3和L4；

L6、對采集的數據進行分析，得到正常聯軸器與預制裂紋聯軸器的振動曲線、軸心軌跡曲線圖，對比正常聯軸器與預制裂紋聯軸器之間的振動曲線、軸心軌跡曲線，建立聯軸器裂紋故障判斷模型。

2)在轉子系統運行時，實時采集轉子系統運行參數，將其與建立的故障狀態判斷模型進行比對分析，對轉子系統的故障進行預警，判斷并預測轉子系統的故障類型。