汽轮机组油膜振荡故障的实时在线诊断方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102954888A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102954888A(43)申请公布日2013.03.06(21)申请号201110243824.8(22)申请日2011.08.24(71)申请人华北电力大学地址102206北京市德胜门外朱辛庄华北电力大学(72)发明人张煜崔蕾于跃(51)Int.Cl.G01M15/00(2006.01)G01M7/02(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书44页页附图附图55页(54)发明名称汽轮机组油膜振荡故障的实时在线诊断方法(57)摘要本发明公开了属于汽轮发电机组振动状态监测与故障诊断领域的一种滑动轴承油膜振荡故障实时在线诊断方法。本方法通过采集汽轮机组转子相对轴振信号和转速等数据，并进行相应的数据处理。首先判断机组转子实际转速大于2倍的转子轴系第一临界转速。然后结合快速傅立叶变换频谱分析的方法，对相对轴振数据进行机组相对轴振稳定性条件验证、相对轴振振动主频率主成分条件验证、相对轴振频率条件验证、相对轴振第一临界转速频率振动幅值条件验证实时计算分析。结合4项计算结果，能够判断机组是否发生油膜振荡故障。该方法具有科学性，简单可靠等优点。CN1029548ACN102954888A权利要求书1/2页1.汽轮机组油膜振荡故障的实时在线诊断方法，其步骤如下：1)采集汽轮机组转子轴振信号和键相信号，计算得到转速和转轴相对振动通频振幅。2)机组转速条件验证，通过在线实时监测机组实时转速与机组转子第一临界转速的比值，进而判断机组是否具备发生油膜振荡故障的转速必要条件。3)机组相对轴振稳定性条件验证，通过计算分析相对轴振通频振幅(时域值)在一定时间间隔内振幅的增加幅度，判断机组是否具备发生油膜振荡故障的稳定性条件。4)相对轴振振动频率主成份条件验证，通过快速傅里叶变换频谱分析转子相对轴振振动主频率值的变化情况，判断机组是否具备发生油膜振荡故障的轴振振动频率主成份条件。5)相对轴振第一临界转速频率条件验证，通过快速傅里叶频谱分析相对轴振振动主频率与整个轴系的第一临界转速频率的数值关系，判断相对轴振的振动主频率是否接近轴系的第一临界转速频率。6)相对轴振第一临界转速频率振动幅值条件验证，通过快速傅里叶分析相对轴振振动，实时计算分析相对轴振的振动频率为第一临界转速频率的振幅与相对轴振中实际转速频率振幅的比值及变化情况，进而判断相对轴振第一临界转速频率振动幅值是否明显。7)油膜振荡故障的识别，结合机组相对轴振稳定性条件验证、相对轴振振动频率主成分条件验证、相对轴振第一临界转速频率条件验证和相对轴振第一临界转速频率振动幅值条件验证4项验证结果，进而判断汽轮机组是否发生油膜振荡故障。2.根据权利要求1所述汽轮机组油膜振荡故障实时在线诊断方法，其特征在于机组转速条件验证，通过采集数据计算得到，如果机组实时转速与轴系的第一临界转速的比值大于2，可以判断机组转速条件验证通过。3.根据权利要求1所述汽轮机组油膜振荡故障实时在线诊断方法，其特征在于机组相对轴振稳定性条件验证是通过在设定时间间隔内相对轴振的振幅增加幅度超过设定的阈值，可以判定相对轴振稳定性条件验证通过。4.根据权利要求1所述汽轮机组油膜振荡故障实时在线诊断方法，其特征在于机组相对轴振振动频率主成份条件验证，实时计算傅立叶频谱中最大振动幅值对应的频率值fmax。计算fmax的变化范围，如果变化值小于设定的阈值Td，可以判定相对轴振振动频率主成份条件验证通过。5.根据权利要求1所述汽轮机组油膜振荡故障的实时在线诊断方法，其特征在于机组相对轴振第一临界转速频率验证，通过计算傅立叶频谱中最大振动幅值对应的频率值fmax，在设定时间内计算fmax的平均值，计算该平均值与轴系第一临界转速频率ffc1的比值，如果该比值在70％～110％范围内，可以判定相对轴振第一临界频率条件验证通过。6.根据权利要求1所述汽轮机组油膜振荡故障实时在线诊断方法，其特征在于相对轴振第一临界转速频率振动幅值条件验证，通过预先选定的转子的相对轴振x方向或y方向振动信号，结合FFT频谱分析，计算相对轴振的振动频率为ffc1的振幅值Afc1、相对轴振振动频率为frunning的振幅值Ar，如果二者的比值R＝Afc1/Ar，在设定的时间间隔内，该比值的平均值大于设定的阈值，可以判定相对轴振第一临界转速频率振动幅值条件验证通过。7.根据权利要求1所述汽轮机组油膜振荡故障实时在线诊断方法，其特征在于机组油膜振荡故障识别判断，通过结合机组相对轴振稳定性条件验证、相对轴振第一临界转速频2CN102954888A权利要求书2/2页率条件验证、相对轴振振动频率主成份条件验证和相对轴振第一临界转速频率振动幅值条件验证4项验证结果，判断故障