一种汽轮机组轴系故障预测方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108729963A(43)申请公布日2018.11.02(21)申请号201810538939.1(22)申请日2018.05.30(71)申请人安徽霍尼威尔仪器仪表有限公司地址239300安徽省天长市经济开发区天滁路北经二经三路之间(72)发明人任爱江宋雷殷双杰孙玮(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人黄海丽(51)Int.Cl.F01D21/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种汽轮机组轴系故障预测方法及系统(57)摘要本发明公开了一种汽轮机组轴系故障预测方法及系统，建立大轴在轴瓦中的相对偏心率和转子位置角的数学结构模型；通过数学结构模型计算出大轴在圆形轴瓦中相对偏心率和转子位置角；利用机组维修历史数据建立椭圆轴瓦的坐标系，得到的椭圆瓦的长轴和短轴；计算大轴与椭圆轴瓦间的最小间隙；利用非线性修正因子进行修正，得到加权间隙；使用转子位置角预测轴系承受的预负荷；使用最小间隙预测汽轮机组轴系工作状态；使用加权间隙预测汽轮机组轴系工作状态。对轴系故障的预测，就可以使机组在将要出现故障前才停机检修，从而避免国内机组每4年一次的定期停机检修、浪费人力和物力的情况，延长机组的有效运行时间，提高机组的可用性，减少维修费用。CN108729963ACN108729963A权利要求书1/2页1.一种汽轮机组轴系故障预测方法，其特征是，包括：步骤(1)：建立大轴在轴瓦中的相对偏心率和转子位置角的数学结构模型；通过数学结构模型计算出大轴在圆形轴瓦中相对偏心率和转子位置角；步骤(2)：利用机组维修历史数据建立椭圆轴瓦的坐标系，得到的椭圆瓦的长轴和短轴；步骤(3)：通过步骤(1)的计算结果和步骤(2)得到的结果，计算大轴与轴瓦间的最小间隙；步骤(4)：对所述步骤(3)产生的大轴与轴瓦间的最小间隙利用非线性修正因子进行修正，得到加权间隙；步骤(5)：使用步骤(1)得到的转子位置角预测轴系承受的预负荷；步骤(6)：使用步骤(3)得到的最小间隙预测汽轮机组轴系工作状态；步骤(7)：使用步骤(4)得到的加权间隙预测汽轮机组轴系工作状态。2.如权利要求1所述的一种汽轮机组轴系故障预测方法，其特征是，还包括：步骤(8)：使用步骤(1)的相对偏心率和转子位置角得出大轴的中心位置点，建立大轴的中心位置点数据库，在椭圆轴瓦的坐标系中绘制大轴中心位置点随时间变化的趋势线；步骤(9)：通过步骤(8)的趋势线，预测轴承的工作状态。3.如权利要求1所述的一种汽轮机组轴系故障预测方法，其特征是，所述步骤(1)中，在汽轮机机组的轴承盖上安装与大轴方向垂直的第一涡流传感器和第二涡流传感器，所述第一涡流传感器和第二涡流传感器之间正交90°；所述第一涡流传感器采集第一涡流传感器与大轴表面之间的距离；所述第二涡流传感器采集第二涡流传感器与大轴表面之间的距离；假定轴瓦坐标系中长轴与短轴相等，根据所采集的距离，建立大轴在轴瓦中的相对偏心率和转子位置角的数学结构模型；通过大轴在轴瓦中的相对偏心率和转子位置角的数学结构模型计算出大轴在圆形轴瓦中相对偏心率和转子位置角。4.如权利要求1所述的一种汽轮机组轴系故障预测方法，其特征是，所述步骤(1)的大轴在轴瓦中的相对偏心率和转子位置角的数学结构模型：222222b0＝[(f+r)-R]+[(h+r)-R]；(3)22a0＝(f+r)+(h+r)；(4)式中：q为大轴在轴瓦中的相对偏心率；v为大轴在轴瓦中的偏心角，又称转子位置角；e为大轴中心到轴瓦中心的距离；c为大轴和轴瓦中心处坐标系短轴之间的单侧间隙，即大轴与轴瓦之间垂直间隙的二分之一；r为大轴的半径；R为轴瓦中心处坐标系短轴的一半，R＝r+c；a0和b0为中间量；f为第一涡流传感器与大轴表面之间的距离；h为第二涡流传感器与大轴表面之间的距离。5.如权利要求1所述的一种汽轮机组轴系故障预测方法，其特征是，所述步骤(2)中，机组维修历史数据包括：椭圆轴瓦的大轴与轴瓦之间的水平方向单侧间隙和椭圆轴瓦的大轴2CN108729963A权利要求书2/2页与轴瓦之间的垂直方向单侧间隙，将水平方向单侧间隙的一半作为椭圆瓦的长轴，将垂直方向单侧间隙的一半作为椭圆瓦的短轴。6.如权利要求1所述的一种汽轮机组轴系故障预测方法，其特征是，所述步骤(3)的步骤为：将步骤(2)得到的椭圆瓦的长轴a和短轴b输入到椭圆方程中，得到椭圆边上的点(xi,yi)，计算椭圆边上的点(xi,yi)与点(q,v)之间的距离，将距离中最小值所对应的椭圆边上的点(xi,yi)作为大轴与轴瓦间的最小间隙点，从而将距离中最小值作为大轴与轴瓦间的最小间隙；q为大轴在圆形轴瓦中的相对偏心率；v为大轴在圆形轴瓦中的