汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種火力發(fā)電廠汽輪機(jī)軸系的現(xiàn)場動平衡裝置的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)系統(tǒng)及方法。本發(fā)明包括IMP分布式數(shù)據(jù)采集板、信息采集系統(tǒng)及分析計算系統(tǒng)；是由汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)平衡裝置與信息采集系統(tǒng)和分析系統(tǒng)相連接；汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)平衡裝置是由汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸系與支撐軸承相連接，在支撐軸承上設(shè)有測振系統(tǒng)和采集熱力運行參數(shù)的IMP分布式數(shù)據(jù)采集板。本發(fā)明通過振動信息與其它采集的相關(guān)信息進(jìn)行分析，使得故障分析和計算配重結(jié)果更加準(zhǔn)確，減少起停機(jī)次數(shù)。具有操作運行簡單的特點，可以作為產(chǎn)品廣泛生產(chǎn)，效益可觀。
【專利說明】汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種火力發(fā)電廠汽輪機(jī)軸系的現(xiàn)場動平衡裝置的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及 一種汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，具體是基于影響系數(shù)法、振型法、經(jīng)驗 法的一次加準(zhǔn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，大型汽輪發(fā)電機(jī)組90%的振動故障，是通過軸系平衡來解決。大 型汽輪機(jī)組軸系平衡需要整套啟動，機(jī)組啟動耗時、耗力，費用不菲。因而在滿足軸系振動 滿足要求的前提下，減少啟機(jī)次數(shù)可以大大的降低費用。而一次加準(zhǔn)技術(shù)可以將軸系平衡 啟動次數(shù)降低到最低限度。因而一次加準(zhǔn)技術(shù)的研究成為本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的主方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平 衡一次加準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，目的是實現(xiàn)減少軸系動平衡次數(shù)，減少啟機(jī)次數(shù)，降低費用，節(jié)省 時間，并實現(xiàn)了由目前大部分振動專家人工分析的過程轉(zhuǎn)為計算機(jī)分析，使得振動知識相 對較少的運行人員也可以判斷故障原因并進(jìn)行配重處理。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是： 汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)系統(tǒng)，包括MP分布式數(shù)據(jù)采集板、信息采集系統(tǒng) 及分析計算系統(tǒng)；它是由汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)平衡裝置與信息采集系統(tǒng)和分 析系統(tǒng)相連接；所述的汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)平衡裝置是由汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸 系與支撐軸承相連接，在支撐軸承上設(shè)有測振系統(tǒng)和采集熱力運行參數(shù)的MP分布式數(shù)據(jù) 米集板。
[0005] 所述的測振系統(tǒng)為振動儀。
[0006] 汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)方法，具體步驟如下： a. 首先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分別是振動數(shù)據(jù)采集、熱力參數(shù)數(shù)據(jù)采集、檢修信息采集； b. 通過測振系統(tǒng)采集到的信息，利用計算程序進(jìn)行分析、判斷，并給出故障類型以及引 起振動的原因的結(jié)構(gòu)； c. 通過多種動平衡方法計算出配重量； d. 結(jié)合數(shù)學(xué)計算方法，給出最終配重結(jié)論。
[0007] 所述的步驟d中的計算方法，具體操作步驟如下： a. 首先利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)對采集的波德圖進(jìn)行處理，與專家?guī)熘泄收喜ǖ聢D進(jìn)行比對， 并通過檢修信息、運行信息判斷出故障類型，若相似度達(dá)到一致即可判斷出屬于該故障； b. 利用影響系數(shù)法、振型法和經(jīng)驗法分別計算出配重結(jié)果，然后通過模糊數(shù)學(xué)理論，給 出模糊因子，將結(jié)果賦予不同的權(quán)重，給出最終配重方案； 所述的信息采集系統(tǒng)包括振動測量、檢修信息、運行信息和專家?guī)煨畔ⅰ?br> [0008] 所述的汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)方法，具體步驟如下：信息采集系統(tǒng)將 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸系以及支撐軸承的振動信息以及IMP分布式數(shù)據(jù)采集板采集的熱力參 數(shù)采集后，輸送給分析系統(tǒng)，同時可以將檢修信息輸入到信息采集系統(tǒng)中，最后通過模糊數(shù) 學(xué)分別對信息采集系統(tǒng)獲取的各個信息賦予不同權(quán)重，經(jīng)分析計算后得到最后配重方案。
[0009] 所述的數(shù)據(jù)采集，包括信息的采集和信息數(shù)據(jù)處理； 所述的信息采集主要包含：振動特征采集和相關(guān)信息采集；所述的振動特征采集，包 含： (1) 頻率：每種故障都有其對應(yīng)的頻率特性，對頻譜進(jìn)行分析有利于縮小故障范圍，汽 輪機(jī)發(fā)電機(jī)組90%以上的故障頻率都為基頻，單純依靠頻譜還無法準(zhǔn)確區(qū)別； (2) 振幅和相位：振動包括振幅和相位兩個要素，通過這兩個要素可以判斷振動的一些 特性； (3) 振動與轉(zhuǎn)速的關(guān)系：數(shù)據(jù)采集時需要觀察振動與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。
[0010] 所述的相關(guān)信息采集，包含： (1) 檢修信息：如果機(jī)組的振動是在檢修后發(fā)生的，需要了解檢修期間對汽輪機(jī)本體都 進(jìn)行了哪些工作，這些信息對于振動的分析判斷有重要的意義； (2) 運行的熱力性能參數(shù)：很多振動故障是在運行過程中發(fā)生的，故在分析問題時需要 經(jīng)常獲得機(jī)組的運行狀況； (3) 機(jī)組結(jié)構(gòu)信息：很多振動與機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點有關(guān)，所以在振動分析時應(yīng)加入結(jié)構(gòu)方 面的信息； (4) 專家?guī)煨畔ⅲ簩τ谕环N類型的機(jī)組往往會發(fā)生相同的振動，而相同的振動也有類 似的振動圖譜，將同型機(jī)組的信息、相似的圖譜進(jìn)行對比分析。
[0011] 所述的信息數(shù)據(jù)處理，包含： (1) 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)信息處理；利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)對采集的波德圖進(jìn)行處理，與專家?guī)熘泄收?波德圖進(jìn)行比對，若相似度達(dá)到一定程度即可判斷出屬于該故障； (2) 模糊數(shù)學(xué)信息處理；通過模糊數(shù)學(xué)將采集的振動信息、檢修信息和運行熱力性能參 數(shù)賦予不同的權(quán)重，最終得到故障的原因，以及給出配重方案。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果： 1、本發(fā)明基于現(xiàn)有振動測量基礎(chǔ)上，增加了引起振動的原因相關(guān)信息的采集分析。
[0013] 2、通過振動信息與其它采集的相關(guān)信息進(jìn)行分析，使得故障分析更加準(zhǔn)確計算配 重結(jié)果更加準(zhǔn)確，減少了起停機(jī)次數(shù)。
[0014] 3、本發(fā)明系統(tǒng)操作運行簡單，可以為機(jī)組提供振動原因分析，以及判斷振動是否 需動平衡并給出配重方案。
[0015] 4、本發(fā)明實現(xiàn)了由目前大部分振動專家人工分析的過程轉(zhuǎn)為計算機(jī)分析，使得振 動知識相對較少的運行人員也可以判斷故障原因并進(jìn)行配重處理。
[0016] 5、本發(fā)明裝置可以作為產(chǎn)品廣泛生產(chǎn)，效益可觀。
[0017] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受實施例所 限。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的工作流程圖。
[0019] 圖中：支撐軸承1，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸系2，IMP分布式數(shù)據(jù)采集板3，信息采集系統(tǒng) 4,分析系統(tǒng)5。

【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明是一種汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，它是基于影響系數(shù) 法、振型法、經(jīng)驗法的一次加準(zhǔn)方法，通過汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)平衡裝置來實 現(xiàn)其發(fā)明目的的。
[0021] 汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)系統(tǒng)包括汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸系2,支撐軸承1。 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸系2通過支撐軸承1來起到支撐和連接的作用。在汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸系 2的支撐軸承1上還加設(shè)有測振系統(tǒng)，以及采集熱力運行參數(shù)的MP分布式數(shù)據(jù)采集板3。 汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)平衡裝置與信息采集系統(tǒng)4和分析系統(tǒng)5相連接。
[0022] 本發(fā)明汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)方法，如圖2所示，具體步驟如下： a. 首先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分別是振動數(shù)據(jù)采集、熱力參數(shù)數(shù)據(jù)采集、檢修信息采集； b. 通過測振系統(tǒng)采集到的信息，利用計算程序進(jìn)行分析、判斷，并給出故障類型以及引 起振動的原因； c. 通過多種動平衡方法計算出配重量； d. 結(jié)合數(shù)學(xué)計算方法，給出最終配重結(jié)論。
[0023] 如上所述的步驟d中的計算方法，具體操作步驟如下： a.首先利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)對采集的波德圖進(jìn)行處理，與專家?guī)熘泄收喜ǖ聢D進(jìn)行比對， 若相似度一致即可判斷出屬于該故障。
[0024] b.利用影響系數(shù)法、振型法和經(jīng)驗法分別計算出配重結(jié)果，然后通過模糊數(shù)學(xué)將 結(jié)果賦予不同的權(quán)重，給出最終配重方案。
[0025] 本發(fā)明主要是利用信息采集系統(tǒng)4收集與汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸系2相關(guān)的振動信 息、熱力運行參數(shù)信息、檢修信息以及專家?guī)煨畔?。將采集系統(tǒng)4采集的信息通過分析系統(tǒng) 5進(jìn)行分析計算，最終給出配重方案。與一般的配重方法相比較，本發(fā)明增加了對配重方案 有影響系數(shù)的熱力運行參數(shù)、檢修信息以及利用了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)來處理振動信息，并與專家 庫進(jìn)行比對，實現(xiàn)了普通運行人員就可對機(jī)組進(jìn)行配重的工作等。
[0026] 本發(fā)明利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)對采集的振動波德圖進(jìn)行處理，與專家?guī)熘泄收喜ǖ聢D進(jìn) 行比對，并通過檢修信息、運行信息判斷出故障類型；然后利用模糊數(shù)學(xué)理論，給出模糊因 子，對基于影響系數(shù)法、振型法和經(jīng)驗法三種方法的計算結(jié)果進(jìn)行權(quán)重分配，給出配重方 案，使計算得出的結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0027] 本發(fā)明中測振系統(tǒng)為振動儀，振動儀利用采集到的信息對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并 給出結(jié)論。
[0028] 如圖1所示，信息采集系統(tǒng)4將汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸系2以及支撐軸承1的振動信 息以及MP分布式數(shù)據(jù)采集板3采集的熱力參數(shù)采集后，進(jìn)入分析系統(tǒng)5,經(jīng)計算分析后給 出配重方案。
[0029] 本發(fā)明的應(yīng)用方法如下： 在汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸系2的支撐軸承1上加裝測振系統(tǒng)，以及采集熱力運行參數(shù)的MP 分布式數(shù)據(jù)采集板3,將數(shù)據(jù)采集至分析軟件，同時可以將檢修信息輸入到信息采集系統(tǒng)4 中，最后通過模糊數(shù)學(xué)分別對信息采集系統(tǒng)4獲取的各個信息賦予不同權(quán)重，經(jīng)分析計算 后得到最后配重方案。
[0030] 本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)采集，主要有兩大部分組成，第一部分是信息的采集，第二部分 是信息數(shù)據(jù)處理。
[0031] 一、信息米集。
[0032] 1、振動特征采集。
[0033] (1)頻率。每種故障都有其對應(yīng)的頻率特性，對頻譜進(jìn)行分析有利于縮小故障范 圍，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組90%以上的故障頻率都為基頻，單純依靠頻譜還無法準(zhǔn)確區(qū)別。
[0034] (2)振幅和相位。振動包括振幅和相位兩個要素，通過這兩個要素可以判斷振動的 一些特性。
[0035] (3)振動與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。數(shù)據(jù)采集時需要觀察振動與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。
[0036] 2、相關(guān)信息采集。
[0037] (1)檢修信息。如果機(jī)組的振動是在檢修后發(fā)生的，需要了解檢修期間對汽輪機(jī)本 體都進(jìn)行了哪些工作，這些信息對于振動的分析判斷有重要的意義。
[0038] (2)運行的熱力性能參數(shù)。很多振動故障是在運行過程中發(fā)生的，故在分析問題時 需要經(jīng)常獲得機(jī)組的運行狀況。
[0039] (3)機(jī)組結(jié)構(gòu)信息。很多振動與機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點有關(guān)，所以在振動分析時應(yīng)加入結(jié) 構(gòu)方面的信息。
[0040] (4)專家?guī)煨畔?。對于同一種類型的機(jī)組往往會發(fā)生相同的振動，而相同的振動也 有類似的振動圖譜，將同型機(jī)組的信息、相似的圖譜進(jìn)行對比分析。
[0041] 二、信息數(shù)據(jù)處理。
[0042] 1、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)信息處理。
[0043] 利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)對采集的波德圖進(jìn)行處理，與專家?guī)熘泄收喜ǖ聢D進(jìn)行比對，若 相似度達(dá)到一定程度即可判斷出屬于該故障。
[0044] 2、模糊數(shù)學(xué)信息處理。
[0045] 通過模糊數(shù)學(xué)將采集的振動信息、檢修信息和運行熱力性能參數(shù)賦予不同的權(quán) 重，最終得到故障的原因，以及給出配重方案。
【權(quán)利要求】
1. 汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)系統(tǒng)，包括MP分布式數(shù)據(jù)采集板（3)、信息采集 系統(tǒng)（4)及分析計算系統(tǒng)（5)，其特征是：它由汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)平衡裝置 與信息采集系統(tǒng)（4)和分析系統(tǒng)（5)相連接；所述的汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)平 衡裝置是由汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸系（2 )與支撐軸承（1)相連接，在支撐軸承（1)上設(shè)有測振系 統(tǒng)和采集熱力運行參數(shù)的MP分布式數(shù)據(jù)采集板（3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征是：所述的 測振系統(tǒng)為振動儀。
3. 汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)方法，其特征是：具體步驟如下： a. 首先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分別是振動數(shù)據(jù)采集、熱力參數(shù)數(shù)據(jù)采集、檢修信息采集； b. 通過測振系統(tǒng)采集到的信息，利用計算程序進(jìn)行分析、判斷，并給出故障類型以及引 起振動的原因的結(jié)構(gòu)； c. 通過多種動平衡方法計算出配重量； d. 結(jié)合數(shù)學(xué)計算方法，給出最終配重結(jié)論。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)方法，其特征是：所述的 步驟d中的計算方法，具體操作步驟如下： a. 首先利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)對采集的波德圖進(jìn)行處理，與專家?guī)熘泄收喜ǖ聢D進(jìn)行比對， 并通過檢修信息、運行信息判斷出故障類型，若相似度達(dá)到一致即可判斷出屬于該故障； b. 利用影響系數(shù)法、振型法和經(jīng)驗法分別計算出配重結(jié)果，然后通過模糊數(shù)學(xué)理論，給 出模糊因子，將結(jié)果賦予不同的權(quán)重，給出最終配重方案。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)方法，其特征是：所述的 信息采集系統(tǒng)（4)包括振動測量、檢修信息、運行信息和專家?guī)煨畔ⅰ?br> 6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)方法，其特征是：具體步 驟如下： 信息采集系統(tǒng)（4)將汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸系（2)以及支撐軸承（1)的振動信息以及IMP 分布式數(shù)據(jù)采集板（3)采集的熱力參數(shù)采集后，輸送給分析系統(tǒng)（5)，同時可以將檢修信息 輸入到信息采集系統(tǒng)（4)中，最后通過模糊數(shù)學(xué)分別對信息采集系統(tǒng)（4)獲取的各個信息 賦予不同權(quán)重，經(jīng)分析計算后得到最后配重方案。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)方法，其特征是：所述的 數(shù)據(jù)采集，包括信息的采集和信息數(shù)據(jù)處理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)方法，其特征是：所述的 信息采集主要包含：振動特征采集和相關(guān)信息采集； 所述的振動特征采集，包含： (1) 頻率：每種故障都有其對應(yīng)的頻率特性，對頻譜進(jìn)行分析有利于縮小故障范圍，汽 輪機(jī)發(fā)電機(jī)組90%以上的故障頻率都為基頻，單純依靠頻譜還無法準(zhǔn)確區(qū)別； (2) 振幅和相位：振動包括振幅和相位兩個要素，通過這兩個要素可以判斷振動的一些 特性； (3) 振動與轉(zhuǎn)速的關(guān)系：數(shù)據(jù)采集時需要觀察振動與轉(zhuǎn)速的關(guān)系； 所述的相關(guān)信息采集，包含： (1)檢修信息：如果機(jī)組的振動是在檢修后發(fā)生的，需要了解檢修期間對汽輪機(jī)本體都 進(jìn)行了哪些工作，這些信息對于振動的分析判斷有重要的意義； (2) 運行的熱力性能參數(shù)：很多振動故障是在運行過程中發(fā)生的，故在分析問題時需要 經(jīng)常獲得機(jī)組的運行狀況； (3) 機(jī)組結(jié)構(gòu)信息：很多振動與機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點有關(guān)，所以在振動分析時應(yīng)加入結(jié)構(gòu)方 面的信息； (4) 專家?guī)煨畔ⅲ簩τ谕环N類型的機(jī)組往往會發(fā)生相同的振動，而相同的振動也有類 似的振動圖譜，將同型機(jī)組的信息、相似的圖譜進(jìn)行對比分析。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡一次加準(zhǔn)方法，其特征是：所述的 信息數(shù)據(jù)處理，包含： (1) 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)信息處理； 利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)對采集的波德圖進(jìn)行處理，與專家?guī)熘泄收喜ǖ聢D進(jìn)行比對，若相似 度達(dá)到一定程度即可判斷出屬于該故障； (2) 模糊數(shù)學(xué)信息處理； 通過模糊數(shù)學(xué)將采集的振動信息、檢修信息和運行熱力性能參數(shù)賦予不同的權(quán)重，最 終得到故障的原因，以及給出配重方案。
【文檔編號】G01M1/38GK104101467SQ201410293752
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】郭寶仁, 馬升江, 楊劍永, 王政先 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院