[发明专利]汽轮发电机组转子热弯曲不平衡故障实时诊断方法

说明书

技术领域

本发明属于旋转机械振动状态监测与故障诊断领域，特别涉及大型汽轮发电机组振动状态实时在线自动监测的一种汽轮发电机组转子热弯曲不平衡故障实时诊断方法。

背景技术

汽轮机转子受热后出现的弯曲变形成为热弯曲，热弯曲将导致转子平衡状态的变化，因此热弯曲亦成为热不平衡。热弯曲是一种较为常见的振动现象，引起热弯曲的原因是多种多样的。转子材质的缺陷可以引起热弯曲。材质不均匀导致受热后膨胀不均匀，引起转子热弯曲；转子在制造过程中的残余应力，受热后应力释放导致热弯曲。通常上下缸存在温差，停机后转子的上部温度比下部高，使转子发生热弯曲，需要较长时间的盘车后才能恢复。大型汽轮发电机组连续盘车的时间不能少于规定时间，盘车时间过短，热弯曲无法恢复，引起振动过大。来自蒸汽管道、除氧器和汽封系统的水或温度较低的蒸汽，引起转子局部温度的降低，导致转子热弯曲。进入转子中心孔内的油形成汽化-凝结循环，对转子产生不对称的冷却或加热，形成转子的热弯曲。套装叶轮松动导致转子与叶轮接触部位温度不均匀，形成热弯曲。发电机转子由于冷却不均匀、内摩擦力、匝间短路，引起转子热弯曲。汽轮发电机转子热弯曲故障的诊断工作都是由经验丰富的专家完成，诊断经济成本高，周期长。因此，提出一种汽轮发电机转子热弯曲故障在线实时诊断方法就显得十分重要。

本发明提供的汽轮发电机组转子热弯曲故障实时诊断方法，对机组转子热弯曲故障进行实时自动在线监测、分析、诊断，提高故障诊断效率和准确度。

发明内容

本发明的目的是提供能够自动在线监测、准确诊断故障的一种汽轮发电机组转子热弯曲不平衡故障实时诊断方法。该方法基于汽轮机运行中转子的轴相对振动幅值及相位数据，结合计算机程序计算实现。

本发明采用的技术方案是：一种汽轮发电机组转子热弯曲不平衡故障实时诊断方法，其特征是，它包括：

(1)数据采集，实时采集机组转子两侧支持轴承附近测得的的轴相对振动数据以及键相信号；

(2)轴振数据实时运算及存储，针对机组转子两侧的轴相对振动数据，利用FFT频谱分析方法，实时同步计算转子A、B两侧轴相对振动基频振动幅值A_ra、A_rb和相位P_ra、P_rb，并存储转子两侧轴相对振动基频振动幅值和相位值，其中FFT为快速傅立叶变换；

(3)轴振基频振动幅值实时验证，实时进行当前的轴振基频振动振幅与幅值阈值A_T1的比较，如果当前转子任何一侧的轴振基频振动的振幅大于A_T1，那么记录此时刻T₁并进行后续的计算分析。

(4)轴振基频振动幅值趋势平缓性验证，从T₁时刻向前截取至T0时刻的基频振动幅值(μm)数据，计算T0时刻至T₁时刻的基频振动幅值数据的线性模型最佳拟合斜率，同时进行基频振动幅值数据的四阶多项式最佳拟合分析。根据轴振基频振动幅值线性模型最佳拟合的斜率a及四阶多项式最佳拟合的均方误差e1，判定轴振基频振动幅值趋势平缓性验证是否通过。

(5)轴振基频振动相位趋势平缓性验证，从T₁时刻向前截取至T0时刻的轴振基频振动相位数据(相位单位为°)，计算T0时刻至T₁时刻的基频振动相位数据，进行最佳线性拟合分析。根据轴振基频振动相位数据的线性模型最佳拟合的斜率m及线性模型最佳拟合的均方误差e2，判定轴振基频振动相位趋势平缓性验证是否通过。

(6)转子热弯曲不平衡故障判定，结合轴振基频振动幅值实时验证、轴振基频振动幅值趋势平缓性验证及轴振基频振动相位趋势平缓性验证3项实时分析的结果，判断得出大型汽轮发电机组是否发生转子热弯曲不平衡故障。

本发明汽轮机组转子热弯曲不平衡故障诊断方法利用机组运行中转子的轴相对振动幅值及相位数据，经过计算分析判断得到故障诊断结论，具有方法科学，结论可靠，能够实现自动实时在线监测、诊断故障等优点。

附图说明

图1为汽轮发电机组转子热弯曲不平衡故障的监测示意图。

图2为转子热弯曲不平衡故障实时诊断功能流程图。

图3为轴振基频振动幅值趋势平缓性验证流程图。

图4为轴振基频振动相位趋势平缓性验证流程图。

具体实施方式