[发明专利]涡轮机系统中的轴承碳化故障检测

说明书

描述了一种检测涡轮机系统中的轴承碳化故障的方法，该涡轮机系统包括轴承、涡轮机转速传感器以及轴承位移加速度传感器。该方法包括：(a)从涡轮机转速传感器和轴承位移加速度传感器中的每一个获取(102)各自的测量值，(b)确定(104)在第一时间段期间来自转速传感器的多个测量值是否超过或等于第一阈值，以作为第一条件，(c)基于与第二时间段相对应的、来自轴承位移加速度传感器的多个测量值来计算(106)一个特征值，该第二时间段是第一时间段的一部分，(d)确定(108)所计算的特征值是否超过第二阈值，以作为第二条件，以及(e)如果第一条件和第二条件均满足，则确定(110)发生了一个轴承碳化故障。

技术领域

本发明涉及涡轮机系统的监测和故障检测领域，尤其涉及燃气/蒸汽涡轮机系统中的轴承碳化故障检测。

背景技术

典型的燃气轮机具有两个轴承：前轴承(径向推力轴承)和后轴承(径向轴承)。由于所谓的油碳化，这些轴承可能会出现故障。主要的损坏发生在轴密封环和密封槽、轴承以及轴承座的排油腔堵塞。碳积聚例如可能由下列原因导致：发动机热关闭、使用中碳化的油质下降、换油间隔过长导致的使用中油的分解、空气和燃气泄漏以及燃料喷射泵/喷射器故障。

轴承碳化(BRC)是最经常、最危险的涡轮机故障之一。不幸的是，这样的故障只能通过直接检查轴承来检测。因此，如果出现涡轮机跳闸(即，涡轮机异常停机)或正常涡轮机停机(例如，为了维护而停机)的情况，监测工程师总是会检查是否能看到BRC的指示器。

任何燃气/蒸汽涡轮机均配备有大量的传感器，这些传感器记录多个重要物理参数，例如涡轮机速度、轴承温度以及位移。所记录的这些参数值被用于涡轮机控制系统。

维护工程师使用涡轮机数据(即，来自控制系统的参数值和事件)来监测涡轮机性能。因此，在处理涡轮机跳闸(涡轮机异常停机)时，维护工程师的首要任务是找出故障模式(例如，轴承碳化)，然后消除故障的根本原因(例如，清洗轴承)，并且尽快再次启动涡轮机(例如，尽可能缩短停机时间)。

为了确定BRC故障或其指示，工程师可以采用以下两种方式：工程师可以检查轴承位移图，以查看位移是否有突然的跳跃；或者工程师可以检查在涡轮机跳闸/停机前刚刚写入的控制系统事件序列，以查看是否存在指示“BRC故障”的事件。然而，监测工程师通常负责多个涡轮机，例如20个或更多。而且，这些涡轮机可能来自不同的供应商，即，可能存在不同的“事件文本”信息来表示“BRC故障”。此外，控制系统可能并不报告一般BRC故障，或者可能仅识别某些振动，例如导致涡轮机跳闸的“重位移”。不幸的是，控制系统不提供针对BRC故障的任何标准的“早期指示”。

因此，需要一种简单快速的方式来检测涡轮机系统中的轴承碳化故障。

发明内容

该需求可以根据本发明的方案来满足。本发明的优选实施例也在下文中描述。

根据本发明的第一方面，提供一种检测涡轮机系统中的轴承碳化故障(即，油碳化所导致的轴承故障)的方法。该涡轮机系统包括轴承、涡轮机转速传感器以及轴承位移加速度传感器。该方法包括：(a)从涡轮机转速传感器和轴承位移加速度传感器中的每一个获取各自的测量值，(b)确定在第一时间段期间来自转速传感器的多个测量值是否超过或等于第一阈值，以作为第一条件，(c)基于与第二时间段相对应的、来自轴承位移加速度传感器的多个测量值来计算一个特征值，该第二时间段是第一时间段的一部分，(d)确定所计算的特征值是否超过第二阈值，以作为第二条件，以及(e)如果第一条件和第二条件均满足，则确定发生了轴承碳化故障。