[发明专利]旋转机械中防止振动的方法

说明书

本发明涉及一种出现不允许振动时启动快速运转的旋转机械的防护机构的方法，在此主要作为测量值地在转子轴承上测量振动情况或由此引起的数值。

在防止快速运转的旋转机械可能出现不允许的振动的公知方法中，其不允许的振动可能破坏设备并因而必须借助监控信号简单必要地改变运行状态，主要在转子轴承区域测量振幅或振幅最大值并与报警或紧急措施的规定范围相比较。在超过极限值时，根据其极限值发出监控信号，例如将设备调制另一转速或关机。测量部位可以设置在设备的不同若干位置上并将数据汇总。也可以从三个数据中只选取两个计算。

根据设备的特点和不断变化的环境条件，预先确定极限值是不合理的并发出误警信号。这些故障报警信号、特别是与紧急关机装置相连的故障报警信号导致用很高的费用恢复工作并导致可以适当避免的其它额外费用的开支。特别是极限值不只能通过单纯的技术确定，因为极限值例如与确定工作状态、如启动状态、与其相关的加热程度等有关并且被动得很厉害。另外，考虑到这样变化的测量数据是由设备测出的，处理起来费用很高并且应该力求监控尽可能简单，特别是还由于监控设备可能发生故障或设置故障保险装置确切的说是一些多余的装置。此外可能突然出现与振动有关的保护失灵所导致的各种故障。在过渡运行状态下的极限值的短暂升高会增大设备危险，例如在该时段导致涡轮机的叶片损坏，机器不能停机出现其它的二次损坏。

本发明试图克服这些缺点，其目的在于，提供一种方法使机械的干扰状态与和工作状态相关的变化过程特别是振动可以区分开。

本发明的目的是这样实现的，在第一长时间间隔内接收一定的量被测量的测量数据并通过比较函数进行处理，在处于长时间间隔内的第二短时间间隔内接收同一被测量的实际测量数据并将该数据与长时间间隔经处理的数据相比较，根据比较结果发出与其相应的监控信号。

本发明特别的优点在于，在振动值变化过快时自动启动防护功能。该方案可以在几秒钟内发现变化并由此找到损坏件。可以本身按等级产生防护作用，按照达到的极限值的水平发挥具有增加效果的防护作用，例如首先报警，而后过程特有的作用、功率降低，最后紧急停机。虽然本发明不能捕捉长期的趋势或得到振幅的绝对极限值，但这些措施可有利地与本发明结合。因此上述的极限值可以比目前的要高一些，也许可以避免不必要的防护启动。

其它特征和优点由其它相对要求和对实施例的描述给出。

在快速运转的旋转机械中，如燃气轮机或蒸汽轮机、涡轮压缩机、泵诸如此类的机械中，转子等的振荡和振动通过轴承传到整个设备上。这些振动或由其振动导出或经计算的值优选地在转子轴承上作为被测量而被测得，以便监控机器。

对于给定的被测量，在第一长时间间隔(t₁)内接收被测量的一定数量的测量数据并通过比较函数进行处理。在第二短时间间隔(t₂)内接收同一被测量的实际测量数据，在此短时间间隔内进行一次测量，将其测量结果与长时间间隔(t₁)的经处理的测量数据相比较。当然在短时间间隔内也可对被测量进行多次测量并处理，以便将其处理的数据与第一长时间间隔(t₁)处理的数据相比较。除了比较之外，也可求差，将其差值与极限值比较。根据比较结果发出相应的监控信号，其监控信号可以是紧急停机信号或仅仅是转速的降低信号等，以过渡到另一运行状态。再时间间隔(t₁,t₂)通常是重叠的，最后可读出最终的测量读数。两测量间隔的时间间隔还要根据设备和过程进行的情况而定。在大多数情况下，第二时间间隔(t₂)取决于过程和监控情况地要比第一时间间隔(t₁)短，这是因为应该发现突然出现的故障，如涡轮机等叶片的破裂或叶片的破损。对于瞬间破坏件在短时间间隔(t₂)内一般可以得到准确的测量读数。第一时间间隔(t₁)的长短可以从几秒到几分钟。可以采用算术平均数、几何平均数或加权平均数、第二高阶动量等以作为比较函数。当然也可以对于其它机械的监控过程采用合理变化的数学模型。

使用新的方法特别适用于稳定的燃气轮机，由于其方法一方面适合于各正常运行状态，另一方面在不考虑机械的正常运行状态时可以设定较窄的范围值。另外，其极限值不取决于转子的瞬时不平衡状态。因此可以去消考虑各运行状态如启动阶段过程的大型装置。