[发明专利]汽轮发电机组轴系振动的相位差辅助诊断方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽轮发电机组轴系振动的相位差辅助诊断方法及其系统。

背景技术

汽轮发电机组的轴系振动是发电厂设备中发生率和严重性最高的故障之一，准确的振动原因分析是正确、快捷地进行振动故障处理的关键技术依据。引起汽轮发电机组轴系振动的因素中包括但不仅仅有以下方面：转子与静止零、部件之间的摩擦，转子自身的质量不平衡，转子支撑轴承处的油膜涡动，高压蒸汽区的汽流涡动，发电机转子线圈短路，发电机转子的磁力中心偏移。现场实测的振动信号是上述诸因素叠加所产生的综合响应，如何直观快捷地对上述耦合因素正确解耦，特别是将不产生明显低频或高倍频分量的局部摩擦与转子的质量不平衡因素进行解耦，仍缺乏行之有效的分析方法。

目前，当转子质量不平衡与其它振动原因相互耦合时的一般分析思路如下：若(1)异常振动发生时，转子转速远离临界转速区，即，不处于υ_临界±100～150r/min的转速范围内(υ_临界：表示临界转速)；(2)异常振动发生时，转子转速虽处于临界转速区内，但振幅与转速之间呈现显著的非线性关系；(3)振动幅值和/或相位随机组启停次数和/或随在同一转速上运行时间的长短而发生显著的变化；(4)出现明显的半速涡动现象；(5)振动随励磁电流的大小而明显变化和/或同时随机组运行时间的变化而变化；(6)振动测量信号的频谱成分出现显著的2倍频和/或多倍频分量；则可判定引起振动异常的主要因素不是转子质量不平衡，然后再根据具体的时域和/或频域振动特征联系当时的机组运行参数判定振动故障的真正原因。事实上，上述解耦分析并不能将质量不平衡与其他因素完全分开，例如，某些局部摩擦形成的异常振动，其振动频谱与单纯的转子质量不平衡非常相近，利用上述解耦理论，则很难做出是否存在质量不平衡的评判。这样，轻则增加故障处理时间和/或工作量，提高故障处理成本；重则延误或失去最佳处理时机，造成不必要的经济损失甚至机组设备的损坏和/或人身伤害。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述一般频谱分析方法中对故障诊断指向性不明晰的缺陷，提供一种更加准确地解读振动测量信息，确定故障的性质，汽轮发电机组轴系振动的相位差辅助诊断方法及其系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种汽轮发电机组轴系振动的相位差辅助诊断方法，在转子上设置多个测点，并对各测点振动信号之间的相位进行识别和判断，以单纯质量不平衡引起的振动为典型激振力振动，而由其它因素(即质量不平衡因素以外的)引起的振动为非典型激振力振动：当振动信号相互之间具有相位干扰时，彼此间产生区别于单纯质量不平衡故障的振动相位差异常；反之，将保持单纯质量不平衡故障的相位差常态；如果同时满足下面三个条件即可判定转子只受典型激振力的作用，反之，则判定轴系受到明显的非典型激振力的作用：

(1)同一轴瓦处，在同一方向上，转子振动相位差判据：同转速下，异常振动前、后各轴瓦处x或y方向的振动相位差(式中：i＝x，y)且稳定；

(2)同一轴瓦处，两相互垂直x、y向上，转子振动相位的互漂移判据：同转速下，异常振动前、后各轴瓦处x与y向的相位差之差Δθ_xy＝|θ_xy后-θ_xy前|≤45°且稳定；

(3)同转速下，异常振动时至少满足下列条件之一：(a)不同轴瓦，在同一方向上，转子振动相位：异常振动的转速靠近所考核段转子的奇数阶临界转速时，转子两端的振动相位之差式中：i＝x，y且稳定；异常振动的转速靠近所考核段转子的偶数阶临界转速时，转子两端的振动相位之差式中：i＝x，y且稳定；(b)同一轴瓦处，两相互垂直x、y方向上，转子振动相位：异常振动时的转速靠近所考核段转子的临界转速时，转子在x与y向的相位差且稳定。

它的具体过程为：

1)机组开始运行，检测转速是否达到设定值并且已稳定，如果没有，继续检测，如果是则转入步骤2)；

2)判断转速是否等于临界转速，如果是则转入步骤3)，如果不是，则转入步骤5)；

3)在临界转速下，若机组转子的两端同一轴瓦处相互垂直的x、y振动相位差为90°，则继续判断其为奇数阶振动还是偶数阶振动；反之，则为非典型激振力振动；

4)如果是奇数阶振动，则若转子两端的振动同相；如果为偶数阶振动，则若转子两端的振动反相；所述这两种情况均判定为典型激振力振动；反之，不是所述这两种情况，则为非典型激振力振动；