汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置、系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號(hào)處理技術(shù)，具體的講是一種汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置、系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大型汽輪發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)之間是一個(gè)復(fù)雜的耦合系統(tǒng)。大功率汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中，會(huì)因?yàn)闄C(jī)械擾動(dòng)或電氣擾動(dòng)，引起發(fā)電機(jī)電流、電壓的巨大沖擊，使定子、轉(zhuǎn)子間電磁力矩急劇增大，導(dǎo)致機(jī)組扭振，造成軸的破壞，加速機(jī)組的壽命損耗，對(duì)電器設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p傷，對(duì)機(jī)組軸系安全和電網(wǎng)的穩(wěn)定也有嚴(yán)重影響。近些年來，國內(nèi)多家電廠發(fā)生了機(jī)組聯(lián)軸器螺栓斷裂事故，據(jù)分析與軸系扭振有關(guān)。當(dāng)前，機(jī)電耦合的扭振問題越來越突出，已制約了我國大機(jī)組、大電網(wǎng)的發(fā)展。因此，開展汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、計(jì)算、測試和評(píng)估方面的相關(guān)研究勢在必行。
[0003]為了對(duì)機(jī)組軸系扭振特性做出正確的評(píng)價(jià)，不僅在設(shè)計(jì)階段應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的扭振計(jì)算，而且要在機(jī)組投運(yùn)后，對(duì)軸系扭振進(jìn)行測試與監(jiān)測。測量扭振主要有兩類方法:一類是接觸式或非接觸式直接測量法，需在軸上安裝傳感器等測量裝置，因?yàn)闀?huì)破壞軸的原來結(jié)構(gòu)，在許多場合不適用；另一類是間接測量法，不需要在軸上安置特殊裝置，可利用軸上已有的等分結(jié)構(gòu)(如測速齒輪)，測量過程不干擾軸的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，更適合扭振的長期監(jiān)測，是大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械扭振測量和監(jiān)測的主要方法，例如脈沖時(shí)序法、光電編碼器測量法、激光測扭法坐寸。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，一是采用建設(shè)專門的扭振特性模擬試驗(yàn)臺(tái)等方法，二是通過具有調(diào)制信號(hào)輸出功能的函數(shù)發(fā)生器模擬產(chǎn)生汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振轉(zhuǎn)速差信號(hào)，為TSR裝置做校驗(yàn)。現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺陷:1、建設(shè)專門的扭振特性模擬試驗(yàn)臺(tái)等方法，具有一定的實(shí)施難度和較高的代價(jià)。2、函數(shù)發(fā)生器僅能模擬輸出單一扭振頻率調(diào)制信號(hào)，無法模擬多模態(tài)同時(shí)作用的扭振信號(hào)。3、均無法模擬扭振激勵(lì)、衰減、噪音影響、轉(zhuǎn)速波動(dòng)等各種瞬態(tài)過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為滿足汽輪發(fā)電機(jī)組扭振監(jiān)測分析需要，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組扭振轉(zhuǎn)速信號(hào)模擬，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置，所述的裝置包括:
[0006]接收模塊，用于接收工況參數(shù)；
[0007]標(biāo)定信號(hào)發(fā)生模塊，用于根據(jù)所述工況參數(shù)和預(yù)設(shè)的扭振信號(hào)發(fā)生序列生成扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)；
[0008]扭振信號(hào)生成模塊，用于根據(jù)所述扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)生成扭振信號(hào)。
[0009]本發(fā)明還提供了一種汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括:上位機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置，所述的上位機(jī)用于接收輸入的工況參數(shù)，其中，
[0010]所述的汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置包括:
[0011]接收模塊，用于接收所述工況參數(shù)；
[0012]標(biāo)定信號(hào)發(fā)生模塊，用于根據(jù)所述工況參數(shù)和預(yù)設(shè)的扭振信號(hào)發(fā)生序列生成扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)；
[0013]扭振信號(hào)生成模塊，用于根據(jù)所述扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)生成扭振信號(hào)。
[0014]同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)，系統(tǒng)包括:上位機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置，所述的上位機(jī)用于接收輸入的工況參數(shù)，其中，
[0015]所述的汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置包括:
[0016]接收模塊，用于接收所述工況參數(shù)；
[0017]標(biāo)定信號(hào)發(fā)生模塊，用于根據(jù)所述工況參數(shù)和預(yù)設(shè)的扭振信號(hào)發(fā)生序列生成扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)；
[0018]扭振信號(hào)生成模塊，用于根據(jù)所述扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)生成扭振信號(hào)。
[0019]一種汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括:汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置和汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置，所述的汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置用于采集汽輪機(jī)組現(xiàn)場的工況參數(shù)，其中，
[0020]所述的汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置包括:
[0021]接收模塊，用于接收所述工況參數(shù)；
[0022]標(biāo)定信號(hào)發(fā)生模塊，用于根據(jù)所述工況參數(shù)和預(yù)設(shè)的扭振信號(hào)發(fā)生序列生成扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)；
[0023]扭振信號(hào)生成模塊，用于根據(jù)所述扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)生成扭振信號(hào)。
[0024]此外，本發(fā)明還提供了一種汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生方法，所述的方法包括:
[0025]接收工況參數(shù)；
[0026]根據(jù)所述工況參數(shù)和預(yù)設(shè)的扭振信號(hào)發(fā)生序列生成扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)；
[0027]根據(jù)所述扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)生成扭振信號(hào)。
[0028]本方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中缺乏對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組扭振轉(zhuǎn)速信號(hào)真實(shí)工況模擬的功能不足，滿足汽輪發(fā)電機(jī)組扭振監(jiān)測分析需要。
[0029]為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發(fā)明一種汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0032]圖2為本發(fā)明一種汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0033]圖3為本發(fā)明一種汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0034]圖4為本發(fā)明一種汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生方法的流程圖；
[0035]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0036]圖6為本發(fā)明另一實(shí)施方式的示意圖；
[0037]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中生成扭振信號(hào)的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置，如圖1所述，該裝置包括:
[0040]接收模塊101，用于接收工況參數(shù)；
[0041]標(biāo)定信號(hào)發(fā)生模塊102，用于根據(jù)工況參數(shù)和預(yù)設(shè)的扭振信號(hào)發(fā)生序列生成扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)；
[0042]扭振信號(hào)生成模塊103，用于根據(jù)扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)生成扭振信號(hào)，本發(fā)明中扭振信號(hào)發(fā)生模塊可采用DDS正弦波信號(hào)發(fā)生芯片來實(shí)現(xiàn)。
[0043]本發(fā)明中工況參數(shù)可以為通過上位機(jī)輸入的預(yù)設(shè)的工況參數(shù)或從汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場采集的工況參數(shù)；
[0044]本發(fā)明實(shí)施例中預(yù)設(shè)的扭振信號(hào)發(fā)生序列為:
[0045]0ut=Acos (2 n f0' t+D/ cos (2 n f:t) +D，2cos (2 n f2t) +D3，cos (2 n f3t))
[0046]其中，Out為扭振信號(hào)發(fā)生序列，f0為機(jī)組主頻率，N為齒輪齒數(shù)；
[0047]f；為轉(zhuǎn)速信號(hào)波動(dòng)頻率；其中
[0048]穩(wěn)定不變時(shí)，f?！?=Nf0 ；
[0049]小幅波動(dòng)變化時(shí)，=N(f0+C (0.5-exp (-Qt) +exp (_C2t)))；
[0050]定升/ 降速率變化時(shí)，fQ’ =N (f0+C (0.5-exp (-Qt) +exp (_C2t)) _kt)；
[0051]其中，C為主頻波動(dòng)幅度，Q、C2為波動(dòng)參數(shù)，k為主頻變化斜率；
[0052]&為扭振模態(tài)頻率點(diǎn)頻率，i=l?3 ;
[0053]扭振模態(tài)激勵(lì)生成D’l*exp (-Ei0t)-D^0.1)，Ei0為扭振幅度衰減常數(shù)；
[0054]扭振模態(tài)幅度穩(wěn)定不變D’ i=Di ；
[0055]扭振幅度衰減D’ i=Diexp (-Eyt)；
[0056]其中，Di為扭振幅度，通過上位機(jī)直接輸入或從機(jī)組現(xiàn)場采集獲得，i=l，2，3 ;EU為預(yù)設(shè)的衰減常數(shù)，i=l, 2，3 ；j=l, 2，3 ；
[0057]起始階段t0:10秒；
[0058]扭振頻率響應(yīng)開始時(shí)間t1:0秒；
[0059]扭振頻率響應(yīng)生成時(shí)間til:1秒；
[0060]第一階段衰減t i 2:1秒；
[0061]第二階段衰減ti3:2秒；
[0062]第三階段衰減:…延續(xù)。
[0063]本發(fā)明還提供了一種汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)，如圖2所示，本發(fā)明的汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)包括:上位機(jī)201和汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置202，上位機(jī)201用于接收輸入的工況參數(shù)，其中，
[0064]汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置202包括:
[0065]接收模塊101，用于接收所述工況參數(shù)；
[0066]標(biāo)定信號(hào)發(fā)生模塊102，用于根據(jù)所述工況參數(shù)和預(yù)設(shè)的扭振信號(hào)發(fā)生序列生成扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)；
[0067]扭振信號(hào)生成模塊103，用于根據(jù)所述扭振標(biāo)定信號(hào)序列數(shù)據(jù)生成扭振信號(hào)。
[0068]同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)，如圖3所示，系統(tǒng)包括:汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置301和汽輪發(fā)電機(jī)組扭振信號(hào)產(chǎn)生裝置202，所述的汽