CN101429877A - 汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法 - Google Patents
汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101429877A CN101429877A CNA2008102275874A CN200810227587A CN101429877A CN 101429877 A CN101429877 A CN 101429877A CN A2008102275874 A CNA2008102275874 A CN A2008102275874A CN 200810227587 A CN200810227587 A CN 200810227587A CN 101429877 A CN101429877 A CN 101429877A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vibration
- frequency
- coupling
- speed
- axle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
本发明公开了属于机械振动状态监测与故障诊断领域的涉及大型汽轮发电机组振动状态实时在线自动监测的一种大型汽轮发电机组角度不对中故障实时诊断方法。通过采集汽轮机组联轴器两侧的轴振动信号，进一步结合FFT(快速傅立叶变换)频谱分析方法，对轴振动数据进行轴振转速频率振动同相条件验证、轴振转速频率振动幅值异常验证等实时定量计算分析。在上述实时定量计算分析基础上，结合各项验证结果，自动实时在线诊断机组是否发生角度不对中故障。
Description
技术领域
本发明属于旋转机械振动状态监测与故障诊断领域，特别涉及大型汽轮发电机组振动状态实时在线自动监测的一种汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法。
背景技术
大型汽轮发电机组轴系的不对中问题相当突出，大量的汽轮发电机组振动故障由轴系不对中引起或与之相关。汽轮发电机组是多转子连接而成的轴系，转子之间有联轴器联接。联轴器角度不对中是指运行状态下相邻两个转子的轴线不在一条连续的中心线上，两转子的轴线相交成一定的角度，使两侧轴承的负荷不能满足设计要求。联轴器发生角度不对中时，联轴器螺栓拉力有把两侧端面拉到一起的趋势，使联轴器两侧收到弯矩作用。转子旋转一周，联轴器两侧受到的弯矩也变化一次，由此引起基频振动。现场经验表明，联轴器两侧所受弯矩变化引起的轴振动非常明显。
联轴器角度不对中有以下特点：
(1)角度不对中引起转子的弯曲，产生基频振动。
(2)角度不对中引起联轴器两侧弯曲方向一致。如果联轴器两侧转子的不平衡特性接近，那么联轴器两侧轴振基频相位一致。
联轴器角度不对中是汽轮发电机组振动常见故障。存在严重联轴器角度不对中故障的汽轮发电机组若长期运行，有可能产生非常严重的后果。因此，研究大型汽轮发电机组联轴器角度不对中故障诊断方法就有较大的经济价值。
通常，机组联轴器角度不对中故障的诊断工作都是由经验丰富的专家完成，具有诊断经济成本高，周期长，可靠性低，实时性差的缺点。因此，研究大型汽轮发电机组轴系不对中故障的振动特征、振动诊断及处理方法有较大的实用价值。
本发明提供的汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法，根据联轴器两侧轴相对振动幅值变化以及轴相对振动相位变化等数据信息，对机组联轴器角度不对中故障进行实时自动在线监测、分析、诊断，提高故障诊断效率和准确度。
发明内容
本发明的目的在于基于汽轮机运行中轴系的振动数据，结合计算机程序计算，提供一种能够实现自动在线监测、准确诊断故障的大型汽轮发电机组联轴器角度不对中故障在线实时诊断方法。
本发明采用的技术方案是：一种汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时在线诊断方法，其特征是，它包括：
(a)数据采集，采集汽轮机组联轴器两侧的轴振动信号以及振动信号分析处理需要的键相信号；
(b)轴振转速频率振动同相条件验证，依据联轴器两侧的轴相对振动数据，结合FFT快速傅立叶变换频谱分析方法，实时同步计算分析联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的相位是否同相。在预先设定的时间段内，如果二者相位同相，那么判定轴振转速频率振动相位条件验证通过；
(c)轴振转速频率振动幅值异常验证，依据联轴器两侧的轴相对振动数据，结合FFT快速傅立叶变换频谱分析方法，实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的振动幅值。在预先设定的时间段内，如果联轴器任何一侧振动幅值始终大于阈值，那么判定轴振转速频率振动幅值异常验证通过；
(d)在联轴器角度不对中故障实时在线诊断过程中，轴振转速频率振动同相条件验证及轴振转速频率振动幅值异常验证两项验证实时同步进行，该两项验证在诊断中属于并列关系；如果同时满足上述两项验证，那么判定联轴器发生角度不对中故障。
所述轴振转速频率振动同相条件验证的条件是根据机组的实际转速频率，利用FFT快速傅立叶变换频谱分析方法，实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的相位Pa、Pb的相位差的绝对值|pa-pb|。设定相位阈值为30°，预先设定时间段为15秒，如果在该时间段内相位差绝对值始终小于阈值，那么判定轴振转速频率振动同相条件验证通过。
所述轴振转速频率振动幅值异常验证的条件是根据机组的实际转速频率，利用FFT快速傅立叶变换频谱分析方法，实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的振动幅值Aa、Ab。设定振动幅值阈值为100μm，预先设定时间段为15秒，如果在该时间段内联轴器任何一侧振动幅值始终大于阈值，那么判定轴振转速频率振动幅值异常验证通过。
所述综合判断的标准是同时通过轴振转速频率振动同相条件验证、轴振转速频率振动幅值异常验证两项验证，就认为是发生角度不对中故障。
本发明汽轮机组角度不对中故障诊断方法利用机组运行中轴系的振动数据，经过计算分析判断得到故障诊断结论，具有方法科学，结论可靠，能够实现自动实时在线监测、诊断故障等优点。
附图说明
图1为大型汽轮发电机组角度不对中诊断功能流程图。
图2为轴振转速频率振动同相条件验证功能结构框图。
图3为轴振转速频率振动幅值异常验证功能结构框图。
具体实施方式
本项发明提出的大型汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法主要由数据采集、轴振转速频率振动同相条件验证、轴振转速频率振动幅值异常验证、联轴器角度不对中故障判定等环节组成，其功能流程图如图1所示。在实时诊断过程中，轴振转速频率振动同相条件验证及轴振转速频率振动幅值异常验证这两个环节同步实时进行，并在故障判定环节同时依据这两个环节的诊断结果，由此保证了故障诊断过程的可靠性以及诊断结果的准确性。下面结合附图进一步说明具体实施步骤及诊断方法。
数据采集
实时采集汽轮机组转子轴振动信号以及振动信号分析处理需要的键相信号。联轴器不对中故障的轴相对振动响应较为灵敏，轴承座振动响应灵敏度较低，因此诊断中采集分析轴相对振动数据。
轴振转速频率振动同相条件验证
针对联轴器两侧的轴相对振动数据，利用FFT(快速傅立叶变换)频谱分析方法，进行实时同步计算分析。根据机组的实际转速频率，实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的相位Pa、Pb。计算2个相位差的绝对值|pa-pb|。在预先设定的时间段内，如果该绝对值始终小于阈值，那么轴振转速频率振动同相条件验证通过，其功能结构框图如图2所示。
轴振转速频率振动幅值异常验证
针对联轴器两侧的轴相对振动数据，利用FFT(快速傅立叶变换)频谱分析方法，进行实时同步计算分析。根据机组的实际转速频率，实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的振动幅值Aa、Ab。在预先设定的时间段内，如果联轴器任何一侧振动幅值始终大于阈值，那么判定轴振转速频率振动幅值异常验证通过，其功能结构框图如图3所示。
联轴器角度不对中故障判定
根据上述轴振转速频率振动同相条件验证及轴振转速频率振动幅值异常验证两项实时同步分析的结果，判定联轴器是否发生角度不对中故障。如果同时满足上述项验证，那么可以判断故障发生。
实施例
利用该方法可以实现对汽轮发电机组的联轴器角度不对中故障。根据该方法设计具体的联轴器角度不对中故障计算机诊断程序，将故障诊断程序安装在工控机(IPC)内。联轴器角度不对中故障实时诊断程序中的一次诊断循环过程包括诊断方法中涉及的数据采集、轴振转速频率振动同相条件验证、轴振转速频率振动幅值异常验证以及联轴器角度不对中故障判定等环节。
首先，工控机(IPC)通过高速数据采集卡实时采集汽轮发电机组联轴器两侧的轴相对振动信号、振动信号分析处理需要的键相信号。
故障诊断程序分别对联轴器两侧的轴相对振动数据进行轴振转速频率振动同相条件验证以及轴振转速频率振动幅值异常验证等2项验证，2个验证过程是实时同步进行的。2项验证中的任何一项验证失效，都会导致程序进入下一个诊断分析循环。
在轴振转速频率振动同相条件验证中，故障诊断程序实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的相位Pa、Pb。计算2个相位差的绝对值|pa-pb|。设定相位阈值为30°，预先设定时间段为15秒，如果在该时间段内相位差绝对值始终小于阈值，那么判定轴振转速频率振动同相条件验证通过。
在轴振转速频率振动幅值异常验证中，故障诊断程序实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的振动幅值Aa、Ab。设定振动幅值阈值为100μm，预先设定时间段为15秒，如果在该时间段内联轴器任何一侧振动幅值始终大于阈值，那么判定轴振转速频率振动幅值异常验证通过。
最后，故障诊断程序根据轴振转速频率振动同相条件验证以及幅值异常验证的结果，判断是否发生联轴器角度不对中故障的诊断。如果同时满足上述2项验证，那么可以判断发生联轴器角度不对中故障。
诊断程序循环执行上述一系列计算分析验证环节，判断当前机组是否发生联轴器角度不对中故障，实现联轴器角度不对中故障的实时诊断。
Claims (3)
1.一种汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时在线诊断方法，其特征是，它包括：
(a)数据采集，采集汽轮机组联轴器两侧的轴振动信号以及振动信号分析处理需要的键相信号；
(b)轴振转速频率振动同相条件验证，依据联轴器两侧的轴相对振动数据，结合FFT快速傅立叶变换频谱分析方法，实时同步计算分析联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的相位是否同相，在预先设定的时间段内，如果二者相位同相，那么判定轴振转速频率振动相位条件验证通过；
(c)轴振转速频率振动幅值异常验证，依据联轴器两侧的轴相对振动数据，结合FFT快速傅立叶变换频谱分析方法，实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的振动幅值，在预先设定的时间段内，如果联轴器任何一侧振动幅值始终大于阈值，那么判定轴振转速频率振动幅值异常验证通过；
(d)在联轴器角度不对中故障实时在线诊断过程中，轴振转速频率振动同相条件验证及轴振转速频率振动幅值异常验证两项验证实时同步进行，该两项验证在诊断中属于并列关系；如果同时满足上述两项验证，那么判定联轴器发生角度不对中故障。
2.根据权利要求1所述汽轮发电机组联轴器角度不对中实时在线诊断方法，其特征是，所述轴振转速频率振动同相条件验证的条件是根据机组的实际转速频率，利用FFT快速傅立叶变换频谱分析方法，实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的相位Pa、Pb的相位差的绝对值|pa-pb|，在预先设定的时间段内，如果该绝对值始终小于阈值，则轴振转速频率振动同相条件验证通过。
3.根据权利要求1所述汽轮发电机组联轴器角度不对中实时在线诊断方法，其特征是，所述轴振转速频率振动幅值异常验证的条件是根据机组的实际转速频率，利用FFT快速傅立叶变换频谱分析方法，实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的振动幅值Aa、Ab，在预先设定的时间段内，如果联轴器任何一侧振动幅值始终大于阈值，则判定轴振转速频率振动幅值异常验证通过。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008102275874A CN101429877B (zh) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | 汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008102275874A CN101429877B (zh) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | 汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101429877A true CN101429877A (zh) | 2009-05-13 |
| CN101429877B CN101429877B (zh) | 2011-04-27 |
Family
ID=40645489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008102275874A Expired - Fee Related CN101429877B (zh) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | 汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101429877B (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102790476A (zh) * | 2011-05-17 | 2012-11-21 | 大连光洋科技工程有限公司 | 动平衡分析装置 |
| CN105092196A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-11-25 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种时谱相位故障诊断装置 |
| CN106289115A (zh) * | 2015-05-14 | 2017-01-04 | 北京三叶瑞风能源科技有限公司 | 一种基于计算机技术的风机联轴器不对中故障诊断装置及方法 |
| CN108279066A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-07-13 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种筛选机同轴度在线监测调整装置及方法 |
| CN109238442A (zh) * | 2018-07-25 | 2019-01-18 | 大唐东北电力试验研究院有限公司 | 一种发电厂辅机振动测试及故障诊断方法 |
| CN110319798A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-11 | 哈尔滨工业大学 | 用于检测电机安装故障的方法及装置 |
| CN113776710A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-12-10 | 嘉兴恩碧技电气有限公司 | 一种联轴器扭力测试装置 |
| CN113804438A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-17 | 鞍钢股份有限公司 | 基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法 |
| CN116046385A (zh) * | 2023-03-07 | 2023-05-02 | 天津汉云工业互联网有限公司 | 基于齿形图的齿轮故障识别方法、装置、介质和设备 |
-
2008
- 2008-11-28 CN CN2008102275874A patent/CN101429877B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102790476A (zh) * | 2011-05-17 | 2012-11-21 | 大连光洋科技工程有限公司 | 动平衡分析装置 |
| CN102790476B (zh) * | 2011-05-17 | 2016-08-24 | 科德数控股份有限公司 | 动平衡分析装置 |
| CN106289115A (zh) * | 2015-05-14 | 2017-01-04 | 北京三叶瑞风能源科技有限公司 | 一种基于计算机技术的风机联轴器不对中故障诊断装置及方法 |
| CN105092196A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-11-25 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种时谱相位故障诊断装置 |
| CN108279066A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-07-13 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种筛选机同轴度在线监测调整装置及方法 |
| CN109238442A (zh) * | 2018-07-25 | 2019-01-18 | 大唐东北电力试验研究院有限公司 | 一种发电厂辅机振动测试及故障诊断方法 |
| CN110319798A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-11 | 哈尔滨工业大学 | 用于检测电机安装故障的方法及装置 |
| CN110319798B (zh) * | 2019-07-02 | 2022-03-11 | 哈尔滨工业大学 | 用于检测电机安装故障的方法及装置 |
| CN113776710A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-12-10 | 嘉兴恩碧技电气有限公司 | 一种联轴器扭力测试装置 |
| CN113776710B (zh) * | 2021-08-24 | 2022-05-17 | 嘉兴恩碧技电气有限公司 | 一种联轴器扭力测试装置 |
| CN113804438A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-17 | 鞍钢股份有限公司 | 基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法 |
| CN113804438B (zh) * | 2021-09-15 | 2024-01-09 | 鞍钢股份有限公司 | 基于振动频谱特征的调速型偶合器不对中故障诊断方法 |
| CN116046385A (zh) * | 2023-03-07 | 2023-05-02 | 天津汉云工业互联网有限公司 | 基于齿形图的齿轮故障识别方法、装置、介质和设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101429877B (zh) | 2011-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101429877B (zh) | 汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法 | |
| CN101430240B (zh) | 联轴器平行不对中故障在线实时诊断方法 | |
| CN101430239B (zh) | 大型汽轮发电机组油膜涡动故障实时诊断方法 | |
| CN101451898B (zh) | 汽轮发电机组转子热弯曲不平衡故障实时诊断方法 | |
| CN101738293B (zh) | 汽轮发电机组转子原始质量不平衡故障实时诊断方法 | |
| CN101430247B (zh) | 汽轮发电机组随机振动故障实时诊断方法 | |
| US20170074250A1 (en) | Wind turbine condition monitoring method and system | |
| CN101403648A (zh) | 大型汽轮发电机组汽流激振故障实时诊断方法 | |
| CN101532911A (zh) | 大型汽轮发电机组转子裂纹故障实时诊断方法 | |
| CN102087138A (zh) | 利用转速计数据的动态统计平均来精确计算转速的振动波振动分析和相位分析系统与方法 | |
| CN112861389B (zh) | 风电齿轮箱振动监测位置优化方法、系统、介质及设备 | |
| JP6628609B2 (ja) | 風力発電設備の異常診断装置 | |
| CN106124193A (zh) | 结合震动与声波监测的齿轮箱故障检测方法 | |
| CN102507205A (zh) | 一种检测航空发动机风扇叶片颤振故障的方法 | |
| CN102954888A (zh) | 汽轮机组油膜振荡故障的实时在线诊断方法 | |
| CN113252347B (zh) | 一种旋转机械轴系不对中故障检测方法和系统 | |
| CN110646138A (zh) | 一种旋转机械无键相无试重动平衡方法和分析装置 | |
| Wang et al. | Early rolling bearing fault diagnosis in induction motors based on on-rotor sensing vibrations | |
| CN102012263B (zh) | 汽轮机组转子振动同相分量平稳性实时辨识方法 | |
| CN102879084B (zh) | 汽轮发电机组低频振动非稳态在线预警方法 | |
| CN112945535B (zh) | 一种基于数值模拟的旋转机械故障检测方法及装置 | |
| Huang et al. | Angle misalignment detection and its suppression algorithm in rotor system based on speed signal | |
| CN102879085B (zh) | 汽轮发电机组低频振动非稳态实时预警方法 | |
| CN102022143B (zh) | 汽轮发电机组低频振动平稳性实时分析方法 | |
| CN102095564B (zh) | 汽轮发电机组波动型碰摩故障实时辨识方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110427 Termination date: 20131128 |