本發(fā)明涉及一種水輪發(fā)電機(jī)組故障診斷。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最理想的工作狀態(tài)是機(jī)組中心、旋轉(zhuǎn)中心和軸線三者重合，最不理想的是機(jī)組中心，旋轉(zhuǎn)中心和軸線不重合的狀態(tài)，介于二者之間的是機(jī)組中心和旋轉(zhuǎn)中心重合，而軸線卻彎曲的狀態(tài)。這種狀態(tài)是由于軸線偏移、轉(zhuǎn)子的彎曲、轉(zhuǎn)子與軸承內(nèi)隙以及承載后轉(zhuǎn)子與軸承變形等原因引起。機(jī)組軸線彎曲分為兩種：(1)主軸靜態(tài)彎曲：反映的是機(jī)組在停止?fàn)顟B(tài)下機(jī)組軸線的彎曲程度，這個(gè)彎曲程度是機(jī)組在檢修安裝過(guò)程中確定的；(2)主軸動(dòng)態(tài)彎曲：反應(yīng)的是機(jī)組在正常運(yùn)行過(guò)程中機(jī)組軸線的彎曲變形程度，這個(gè)軸線姿態(tài)是由機(jī)械力、電磁力和水力因素等外部力量引起軸線的附加變形造成的彎曲，當(dāng)時(shí)當(dāng)外部力消失后，軸線的動(dòng)態(tài)附加彎曲量也隨之消失，恢復(fù)到大軸原始的彎曲狀態(tài)。而本方法目的是利用在線采集的數(shù)據(jù)對(duì)大軸原始的彎曲狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)評(píng)價(jià)，用以診斷判定大軸軸線是否原始的軸線彎曲故障。

目前，對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的分析診斷，需要通過(guò)對(duì)在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，通過(guò)人工選取幾個(gè)特征參數(shù)，手動(dòng)繪制出特征參數(shù)的趨勢(shì)圖、相關(guān)趨勢(shì)圖等特性曲線，人工對(duì)量化參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并手動(dòng)添加報(bào)告等。這種診斷方式既沒(méi)有數(shù)學(xué)模型的支持，也沒(méi)有算法的精確，不但浪費(fèi)人力、時(shí)間，同時(shí)在數(shù)據(jù)選取的客觀性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性上均存在一定的缺陷，對(duì)系統(tǒng)的分析診斷結(jié)果也存在一定的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法，其能夠自動(dòng)調(diào)用采集和存儲(chǔ)的完整停機(jī)過(guò)程的高密度數(shù)據(jù)，并自動(dòng)跟蹤檢索停機(jī)過(guò)程最低可檢測(cè)到轉(zhuǎn)速下的數(shù)據(jù)，通過(guò)波形合成和矢量計(jì)算得到主軸軸線的彎曲大小和方位。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

1)在線監(jiān)測(cè)并記錄機(jī)組正常的自動(dòng)開機(jī)、自動(dòng)停機(jī)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，根據(jù)指令檢索并獲取水輪發(fā)電機(jī)組在開停機(jī)過(guò)程以及正常運(yùn)行過(guò)程中上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承和水導(dǎo)處軸承在x、y方向軸振信號(hào)的1倍頻分量幅值；

2)在上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承以及水導(dǎo)處軸承上均安裝擺度傳感器，利用所述擺度傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)波形合成和矢量計(jì)算，計(jì)算得出各導(dǎo)軸承出軸線的彎曲量和彎曲角；其中各導(dǎo)軸承出軸線彎曲量包括：上導(dǎo)軸承處軸線彎曲量、下導(dǎo)軸承處軸線彎曲量和水導(dǎo)軸承處軸線彎曲量；彎曲角包括上導(dǎo)軸承處軸線彎曲角、上導(dǎo)軸承處軸線彎曲角以及水導(dǎo)軸承處軸線彎曲角；

3)根據(jù)所述各導(dǎo)軸承處軸線彎曲量的數(shù)值大小，判斷所述水輪發(fā)電機(jī)組是否存在軸線彎曲故障。

優(yōu)選的是，所述步驟2)中所述上導(dǎo)軸承處軸線彎曲量、下導(dǎo)軸承處軸線彎曲量、水導(dǎo)軸承處軸線彎曲量存在任意一項(xiàng)數(shù)值超過(guò)設(shè)定閾值，即可判斷所述水輪發(fā)電機(jī)組存在軸線彎曲故障。

優(yōu)選的是，所述步驟2)中，在發(fā)電機(jī)組開停機(jī)過(guò)程機(jī)組極低轉(zhuǎn)速下，計(jì)算得出的導(dǎo)軸承彎曲量以及軸承彎曲角，以彎曲量數(shù)值最大者為機(jī)組主軸的靜態(tài)彎曲量及其方位。

優(yōu)選的是，所述軸承彎曲角為由主軸彎曲所確定的彎曲平面與鍵相塊過(guò)主軸軸心確定的平面沿機(jī)組旋轉(zhuǎn)方向的反向夾角。

優(yōu)選的是，所述軸承彎曲量為其中一個(gè)導(dǎo)軸承軸心到另兩部導(dǎo)軸承軸心所確定的連線延長(zhǎng)線的垂直距離。

優(yōu)選的是，所述基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法還包括：自動(dòng)生成診斷報(bào)告并顯示報(bào)告內(nèi)容。

優(yōu)選的是，所述基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法包括以下步驟：

1)在線監(jiān)測(cè)并記錄機(jī)組正常的自動(dòng)開機(jī)、自動(dòng)停機(jī)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，根據(jù)人工指令檢索并獲取水輪發(fā)電機(jī)組在開停機(jī)過(guò)程以及正常運(yùn)行過(guò)程中上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承和水導(dǎo)處軸承在x、y方向軸振信號(hào)的1倍頻分量幅值；

2)在上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承以及水導(dǎo)處軸承上均安裝擺度傳感器，利用所述擺度傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)波形合成和矢量計(jì)算，計(jì)算得出各導(dǎo)軸承處軸線彎曲量和彎曲角；其中各導(dǎo)軸承處軸線彎曲量包括：上導(dǎo)軸承處軸線彎曲量、下導(dǎo)軸承處軸線彎曲量和水導(dǎo)軸承處軸線彎曲量；軸線彎曲角包括上導(dǎo)軸承處軸線彎曲角、下導(dǎo)軸承處軸線彎曲角以及水導(dǎo)軸承處軸線彎曲角；其中，在發(fā)電機(jī)組開停機(jī)過(guò)程中機(jī)組極低轉(zhuǎn)速下，計(jì)算得出的各導(dǎo)軸承處軸線彎曲量以及軸線彎曲角，以彎曲量最大者為機(jī)組主軸的靜態(tài)彎曲量及其方位；

3)根據(jù)所述軸線彎曲量和軸線彎曲角的數(shù)值大小，判斷所述水輪發(fā)電機(jī)組是否存在軸線彎曲故障；

4)自動(dòng)生成診斷報(bào)告并顯示報(bào)告內(nèi)容。所述報(bào)告可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換為word等格式。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：本發(fā)明所述基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法以水輪發(fā)電機(jī)組的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)分析，獲取到機(jī)組振動(dòng)、擺度、壓力脈動(dòng)、位移等相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的分析。本發(fā)明所述基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法采用“參數(shù)辨識(shí)”的方式。通過(guò)計(jì)算法，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，在實(shí)際的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇能夠反映軸線彎曲故障特征的量化參數(shù)，來(lái)辨識(shí)機(jī)組是否存在由于軸線彎曲，甚至完成自動(dòng)繪制趨勢(shì)圖及相關(guān)趨勢(shì)圖等特性曲線。本發(fā)明所述基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法具備以下特點(diǎn)：

(1)易于操作。使用人員無(wú)需進(jìn)行設(shè)置、選擇數(shù)據(jù)等復(fù)雜操作，采用“一鍵完成”式的軟件操作。

(2)數(shù)據(jù)選擇、計(jì)算、判定過(guò)程自動(dòng)化。所有篩選數(shù)據(jù)和根據(jù)故障或缺陷模型計(jì)算的過(guò)程、分析推理、判定的過(guò)程由計(jì)算機(jī)完成，無(wú)需操作人員中間交互操作。

(3)報(bào)告中提供明確的分析診斷結(jié)論和可能的檢修建議。

(4)以報(bào)告的形式輸出到用戶界面。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明所述基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法中彎曲角的示意圖；

圖3為本發(fā)明所述基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法中彎曲量的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不排除一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

1)在線監(jiān)測(cè)并記錄機(jī)組正常的自動(dòng)開機(jī)、自動(dòng)停機(jī)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，根據(jù)指令檢索并獲取水輪發(fā)電機(jī)組在開停機(jī)過(guò)程以及正常運(yùn)行過(guò)程中上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承和水導(dǎo)處軸承在x、y方向軸振信號(hào)1倍頻分量的幅值；

2)在上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承以及水導(dǎo)處軸承上均安裝擺度傳感器，利用所述擺度傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)波形合成和矢量計(jì)算，計(jì)算得出軸線彎曲量和軸線彎曲角；其中各導(dǎo)軸承處軸線彎曲量包括：上導(dǎo)軸承處軸線彎曲量、下導(dǎo)軸承處軸線彎曲量和水導(dǎo)軸承處軸線彎曲量；軸線彎曲角包括上導(dǎo)軸承處軸線彎曲角、下導(dǎo)軸承處軸線彎曲角以及水導(dǎo)軸承處軸線彎曲角；在發(fā)電機(jī)組開停機(jī)過(guò)程機(jī)組極低轉(zhuǎn)速下，計(jì)算得出的軸線彎曲量以及軸線彎曲角，以彎曲量最大者為機(jī)組主軸的靜態(tài)彎曲量及其方位。選擇在開停機(jī)過(guò)程中機(jī)組極低轉(zhuǎn)速下的數(shù)據(jù)，是由于此時(shí)不存在由于電磁拉力影響，并且動(dòng)平衡、水力不平衡對(duì)機(jī)組軸線彎曲影響很小。

3)根據(jù)所述軸線彎曲量和軸線彎曲角的數(shù)值大小，判斷所述水輪發(fā)電機(jī)組是否存在軸線彎曲故障。所述步驟3)中所述上導(dǎo)軸承處軸線彎曲量、下導(dǎo)軸承處軸線彎曲量、水導(dǎo)軸承處軸線彎曲量，如果存在任意一項(xiàng)數(shù)值超過(guò)設(shè)定的閾值，即可判斷所述水輪發(fā)電機(jī)組存在軸線彎曲故障。

4)自動(dòng)生成診斷報(bào)告并顯示報(bào)告內(nèi)容。所述報(bào)告為word格式。

如圖2所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述軸線彎曲角為由主軸彎曲所確定的彎曲平面與鍵相塊過(guò)主軸軸心確定的平面沿機(jī)組旋轉(zhuǎn)方向的反向夾角。oaoboc為空間軸線，由空間軸線確定的平面(即彎曲平面)與主軸的相交線為折線abc，a、b、c為上導(dǎo)、下導(dǎo)(法蘭或推力)、水導(dǎo)處的交點(diǎn)，設(shè)鍵相在上導(dǎo)、下導(dǎo)(法蘭或推力)、水導(dǎo)處的位置為ka、kb、kc，則上導(dǎo)、下導(dǎo)(法蘭或推力)、水導(dǎo)處彎曲角為<aoaka、<bobkb+180°、<cockc。

如圖3所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述軸線彎曲量為為其中一個(gè)導(dǎo)軸承軸心到另兩部導(dǎo)軸承軸心所確定的連線延長(zhǎng)線的垂直距離。如圖3所示，折線abc為空間軸線，過(guò)a點(diǎn)作cb延長(zhǎng)線的垂直線，垂足為a’點(diǎn)，其中aa’即為上導(dǎo)處彎曲量；過(guò)b點(diǎn)作ac的垂直線，垂足為b’點(diǎn)，其中bb’即為下導(dǎo)(法蘭或推力)處彎曲量；過(guò)c點(diǎn)作ab延長(zhǎng)線的垂直線，垂足為c’點(diǎn)，其中cc’即為水導(dǎo)處彎曲量。

如圖2和圖3所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述基于在線數(shù)據(jù)的水輪發(fā)電機(jī)組軸線彎曲的評(píng)價(jià)方法包括以下步驟：

步驟1：選擇開停機(jī)過(guò)程中極低轉(zhuǎn)速下的上導(dǎo)軸承擺度信號(hào)、下導(dǎo)軸承擺度信號(hào)、水導(dǎo)軸承擺度信號(hào)的x、y兩個(gè)方位原始振動(dòng)位移時(shí)域信號(hào)數(shù)據(jù)；其中轉(zhuǎn)速選擇一般不超過(guò)15r/min；

步驟2：利用快速傅里葉變換(fft)獲得各軸承擺度信號(hào)的1x幅值及1x相位，其中1x指原始振動(dòng)位移信號(hào)中的1倍轉(zhuǎn)速頻率分量；對(duì)上述1x分量記錄為：

上導(dǎo)x向擺度的1x振動(dòng)位移分量矢量；

上導(dǎo)y向擺度的1x振動(dòng)位移分量矢量；

下導(dǎo)x向擺度的1x振動(dòng)位移分量矢量；

下導(dǎo)y向擺度的1x振動(dòng)位移分量矢量；

水導(dǎo)x向擺度的1x振動(dòng)位移分量矢量；

水導(dǎo)y向擺度的1x振動(dòng)位移分量矢量；

令：

那么：(其中分別表示求解矢量的模)；(其中表示求解矢量的方位)；

bu就是上導(dǎo)處軸線的彎曲量，φu就是上導(dǎo)處軸線的彎曲角；

令：

那么：(其中分別表示求解矢量的模)；(其中表示求解矢量的方位)

bl就是下導(dǎo)處軸線的彎曲量，φl(shuí)就是下導(dǎo)處軸線的彎曲角；

令：

那么：(其中分別表示求解矢量的模)；(其中表示求解矢量的方位)

bt就是水導(dǎo)處軸線的彎曲量，φt就是水導(dǎo)處軸線的彎曲角；

步驟3：設(shè)定bmax為最大允許軸線彎曲量，那么如果：

bu≥bmax或bl≥bmax或bt≥bmax，那么軸線彎曲故障成立；

而φl(shuí)的值指明機(jī)組軸線調(diào)整時(shí)的大軸法蘭處修刮的方位；

步驟4：自動(dòng)生成診斷報(bào)告并顯示報(bào)告內(nèi)容。所述報(bào)告可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換為pdf格式。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。