CN102096771B - 汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于旋转机械振动状态监测与故障诊断技术领域，尤其涉及一种汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法。包括设定时长和步进长度；采集并存储转子轴承轴瓦温度数据；如果达到设定时长，则按照时间先后顺序，将存储的转子轴承轴瓦温度数据排成序列；计算转子轴承轴瓦温度的递增趋势参数；如果转子轴承轴瓦温度递增趋势和报警参数实时检验是否通过，则计算转子轴承轴瓦温度的变化偏度参数；最后，实时分析轴承轴瓦温度变化偏度。本发明利用机组运行中转子轴承瓦温数据，对转子轴承瓦温变化趋势进行实时自动在线监测、分析及判别，提高了转子轴承瓦温数据变化趋势辨识效率和准确度。

Description

汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法

技术领域

本发明属于旋转机械振动状态监测与故障诊断技术领域，尤其涉及一种汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法。

背景技术

径向滑动轴承作为汽轮发电机组转子的支承部件，承受着转子本身的重量及其所产生的各种激振力，其各项参数直接影响整个轴系的动力学性能。滑动轴承工作时要求轴瓦乌金温度不能变化过高，其变化特性直接影响整个转子系统的稳定性和运行安全。在运行方式及检修方面，影响轴承瓦温升高的因素主要有：轴承偏斜或单位面积上的载荷大、轴承密封漏汽大、轴承润滑油量不足、油中含杂质使轴承乌金发生磨损、轴系中心发生变化，导致轴承负载变化。

随着汽轮发电机组容量提高、轴承负载增大，对滑动轴承的性能提出了更高的要求。因此，对滑动轴承轴瓦乌金温度的监测对保证整个汽轮发电机的性能十分重要。

机组运行时，影响轴温变化的因素很多，建立准确的轴承瓦温变化数学模型非常困难。目前，汽轮发电机组轴系转子轴承瓦温变化趋势分析工作，通常由具有一定现场运行经验的专业人员完成，由此带来分析结果客观性较差、对人员的主观性依赖程度较高等问题，并且无法做到轴承瓦温变化趋势实时自动在线监测、分析及判别。因此，提出一种汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法就显得十分重要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法，实现机组轴系转子轴承瓦温数据变化趋势的实时自动在线监测、分析及判别，提高转子轴承瓦温数据变化趋势辨识效率和准确度。

技术方案是，一种汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法，其特征是所述方法包括下列步骤：

步骤1：设定时长T和步进长度t，并设定步进总长度为t_sum＝0；

步骤2：采集并存储转子轴承轴瓦温度数据；

步骤3：判断步进总长度t_sum是否达到设定时长T，如果是，则执行步骤4；否则，使步进总长度t_sum增加1个步进长度t，返回步骤2；

步骤4：按照时间先后顺序，将存储的转子轴承轴瓦温度数据排成序列其中是第i时刻的转子轴承轴瓦温度数据，

步骤5：计算转子轴承轴瓦温度的递增趋势参数ε^Tbp；

步骤6：判断转子轴承轴瓦温度递增趋势和报警参数实时检验是否通过，如果是，则执行步骤7；否则，令步进总长度为t_sum＝0并返回步骤2；

步骤7：计算转子轴承轴瓦温度的变化偏度参数κ^Tbp；

步骤8：实时分析轴承轴瓦温度变化偏度。

所述计算转子轴承轴瓦温度的递增趋势参数ε^Tbp具体包括：

步骤101：计算转子轴承轴瓦温度数据序列的逆序数S^Tbp；

步骤102：利用公式ε^Tbp＝1-S^Tbp/S_rev，计算转子轴承轴瓦温度的递增趋势参数ε^Tbp；其中，S_rev是转子轴承轴瓦温度数据序列的逆序数最大值，S_rev＝n(n-1)/2，n为转子轴承轴瓦温度数据序列的个数。

所述判断转子轴承轴瓦温度递增趋势实时检验是否通过具体是，判断转子轴承轴瓦温度的递增趋势参数ε^Tbp是否大于等于设定值，如果是，则转子轴承轴瓦温度递增趋势实时检验通过；否则，转子轴承轴瓦温度递增趋势实时检验不通过。

所述判断报警参数实时检验是否通过具体是，将转子轴承轴瓦温度数据序列的最后一个转子轴承轴瓦温度数据与转子轴承轴瓦温度预警阈值进行比较，如果大于等于则报警参数实时检验通过；否则，报警参数实时检验不通过。

所述设定值为0.65。

所述转子轴承轴瓦温度预警阈值

所述计算转子轴承轴瓦温度的变化偏度参数κ^Tbp利用公式

${\mathrm{\κ}}^{\mathrm{Tbp}}=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(T_i^{\mathrm{Tbp}}-{\mathrm{\μ}}^{\mathrm{Tbp}})}^3/{\left({\mathrm{\σ}}^{\mathrm{Tbp}}\right)}^3$

其中，μ^Tbp是转子轴承轴瓦温度数据序列的均值，σ^Tbp是转子轴承轴瓦温度数据序列的标准偏差，

所述实时分析轴承轴瓦温度变化偏度具体是：若转子轴承轴瓦温度的变化偏度参数κ^Tbp满足条件κ^Tbp＞1，那么转子轴承轴瓦温度递增变化呈凹型增长；如果1≥κ^Tbp≥-1，那么转子轴承轴瓦温度变化呈平稳递增；如果κ^Tbp＜-1，那么转子轴承轴瓦温度递增变化呈凸型增长。

本发明利用机组运行中转子轴承瓦温数据，对转子轴承瓦温变化趋势进行实时自动在线监测、分析及判别，提高了转子轴承瓦温数据变化趋势辨识效率和准确度，保证了汽轮发电机组的安全运行。

附图说明

图1是汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法流程图；

图2是汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例

图1是汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法流程图。图1中，本发明提供的汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法包括：

步骤1：设定时长T＝12000秒，并设定步进长度t＝1秒，并设定步进总长度为t_sum＝0。同时，取设定值为0.65，转子轴承轴瓦温度预警阈值

转子轴承轴瓦温度预警阈值参考轴承轴瓦温度的正常值设定通常对于国产机组

步骤2：采集并存储转子轴承轴瓦温度数据。

图2是汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析示意图。图2中，转子轴承轴瓦温度数据可以从配置汽轮发电机组的分布式控制系统(DCS)或者可以从配置汽轮发电机组的监视仪表(TSI)获得。本实施例中，转子轴承轴瓦温度数据是从配置汽轮发电机组的监视仪表(TSI)获得。数据采集卡插入工业用微型计算机(IPC)提供的插槽内，根据数据采集卡的要求，数据采集调理设备处理来至汽轮发电机组的监视仪表(TSI)的转子轴承轴瓦温度数据信号，经过处理后的汽轮发电机组转子轴承轴瓦温度数据信号输入IPC内的数据采集卡。数据采集卡每一通道技术参数为1ks/s，16bit。

根据该方法设计具体的汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析程序，将实时辨识程序安装在工业用微型计算机(IPC)内。汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析程序中的一次诊断循环过程，包括诊断方法中涉及的轴承瓦温数据采集及存储、轴承轴瓦温度递增趋势与报警参数实时检验及轴承轴瓦温度变化偏度实时分析等一系列计算分析验证环节。

利用汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析程序监测分析中压转子A侧轴承瓦温变化趋势。首先，工业用微型计算机(IPC)中的实时分析程序通过数据采集卡实时采集中压转子A侧转子轴承轴瓦温度信号。将转子轴承轴瓦温度数据进行存储，数据是每隔1秒存储一次。

步骤3：判断步进总长度为t_sum是否达到设定时长T＝12000秒，如果是，则执行步骤4；否则，使步进总长度t_sum增加1个步进长度t，即t_sum＝t+1，返回步骤2。

步骤4：按照时间先后顺序，将存储的转子轴承轴瓦温度数据排成序列，其中是第i时刻的转子轴承轴瓦温度数据，

由于设定时长为T＝12000秒，步进长度为t＝1秒，因此，在设定时长内采集并存储的转子轴承轴瓦温度数据有12000个。所以，转子轴承轴瓦温度数据排成序列的个数为12000，1≤i≤12000。

步骤5：计算转子轴承轴瓦温度的递增趋势参数ε^Tbp。

计算转子轴承轴瓦温度的递增趋势参数ε^Tbp具体过程是：

步骤101：计算转子轴承轴瓦温度数据序列的逆序数S^Tbp。其中，逆序是指在一个数据序列中，一对数的前后位置与大小顺序相反，即前面的数大于后面的数；逆序数是指一个数据序列中逆序的总数。

步骤102：利用公式ε^Tbp＝1-S^Tbp/S_rev，计算转子轴承轴瓦温度的递增趋势参数ε^Tbp；其中，S_rev是转子轴承轴瓦温度数据序列的逆序数最大值，S_rev＝n(n-1)/2，n为转子轴承轴瓦温度数据序列的个数，在本实施例中，n＝12000。

步骤6：判断转子轴承轴瓦温度递增趋势和报警参数实时检验是否通过。

判断转子轴承轴瓦温度递增趋势实时检验是否通过具体是，判断转子轴承轴瓦温度的递增趋势参数ε^Tbp是否大于等于设定值，即ε^Tbp≥0.65是否成立，如果是，则转子轴承轴瓦温度递增趋势实时检验通过；否则，转子轴承轴瓦温度递增趋势实时检验不通过。

判断报警参数实时检验是否通过具体是，将转子轴承轴瓦温度数据序列的最后一个转子轴承轴瓦温度数据与转子轴承轴瓦温度预警阈值进行比较。如果大于等于即则报警参数实时检验通过；否则，报警参数实时检验不通过。

如果转子轴承轴瓦温度递增趋势和报警参数实时检验通过，则执行步骤7；否则，令步进总长度为t_sum＝0，返回步骤2，重新采集并存储转子轴承轴瓦温度数据。

步骤7：计算转子轴承轴瓦温度的变化偏度参数κ^Tbp。

计算转子轴承轴瓦温度的变化偏度参数κ^Tbp利用公式

${\mathrm{\κ}}^{\mathrm{Tbp}}=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(T_i^{\mathrm{Tbp}}-{\mathrm{\μ}}^{\mathrm{Tbp}})}^3/{\left({\mathrm{\σ}}^{\mathrm{Tbp}}\right)}^3.$

其中，μ^Tbp是转子轴承轴瓦温度数据序列的均值，σ^Tbp是转子轴承轴瓦温度数据序列的标准偏差， $n=\frac{T}{t}=12000.$

步骤8：实时分析轴承轴瓦温度变化偏度。

根据步骤7的计算结果，若转子轴承轴瓦温度的变化偏度参数κ^Tbp满足条件κ^Tbp＞1，那么转子轴承轴瓦温度递增变化呈凹型增长，即属于先缓后快型增长；如果1≥κ^Tbp≥-1，那么转子轴承轴瓦温度变化呈平稳递增；如果κ^Tbp＜-1，那么转子轴承轴瓦温度递增变化呈凸型增长，即属于先快后缓型增长。

假设通过上述计算，中压转子A侧转子轴承轴瓦温度T^bp的变化偏度参数κ^Tbp＝0.5，满足条件1≥κ^Tbp≥-1。因此，中压转子A侧转子轴承轴瓦温度变化呈平稳递增。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法，其特征是所述方法包括下列步骤：

步骤l：设定时长T和步进长度t，并设定步进总长度为t_sum＝0；

步骤2：采集并存储转子轴承轴瓦温度数据；

步骤3：判断步进总长度t_sum是否达到设定时长T，如果是，则执行步骤4；否则，使步进总长度t_sum增加1个步进长度t，返回步骤2；

步骤4：按照时间先后顺序，将存储的转子轴承轴瓦温度数据排成序列其中是第i时刻的转子轴承轴瓦温度数据，

步骤5：计算转子轴承轴瓦温度的递增趋势参数ε^Tbp，具体包括：

子步骤101：计算转子轴承轴瓦温度数据序列的逆序数S^Tbp；

子步骤102：利用公式ε^Tbp＝1-S^Tbp/S_rev，计算转子轴承轴瓦温度的递增趋势参数ε^Tbp；

其中，S_rev是转子轴承轴瓦温度数据序列的逆序数最大值，S_rev＝n(n-1)/2，n为转子轴承轴瓦温度数据序列的个数；

步骤6：判断转子轴承轴瓦温度递增趋势和报警参数实时检验是否通过，如果是，则执行步骤7；否则，令步进总长度为t_sum＝0并返回步骤2；

步骤7：计算转子轴承轴瓦温度的变化偏度参数K^Tbp；

所述计算转子轴承轴瓦温度的变化偏度参数K^Tbp利用公式

$K^{\mathrm{Tbp}}=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(T_i^{\mathrm{bp}}-{\mathrm{\μ}}^{\mathrm{Tbp}})}^3/{\left({\mathrm{\σ}}^{\mathrm{Tbp}}\right)}^3$

其中，μ^Tbp是转子轴承轴瓦温度数据序列的均值，

σ^Tbp是转子轴承轴瓦温度数据序列的标准偏差，

${\mathrm{\σ}}^{\mathrm{Tbp}}=\sqrt{1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(T_i^{\mathrm{Tbp}}-{\mathrm{\μ}}^{\mathrm{Tbp}})}^2},1\≤i\≤\frac{T}{t},n=\frac{T}{t};$

步骤8：实时分析轴承轴瓦温度变化偏度。

2.根据权利要求l所述的一种汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法，其特征是所述判断转子轴承轴瓦温度递增趋势实时检验是否通过具体是，判断转子轴承轴瓦温度的递增趋势参数ε^Tbp是否大于等于设定值，如果是，则转子轴承轴瓦温度递增趋势实时检验通过；否则，转子轴承轴瓦温度递增趋势实时检验不通过。

3.根据权利要求2所述的一种汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法，其特征是所述设定值为0.65。

4.根据权利要求l所述的一种汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法，其特征是所述判断报警参数实时检验是否通过具体是，将转子轴承轴瓦温数据序列的最后一个转子轴承轴瓦温度数据与转子轴承轴瓦温度预警阈值进行比较，如果大于等于则报警参数实时检验通过；否则，报警参数实时检验不通过。

5.根据权利要求4所述的一种汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法，其特征是所述转子轴承轴瓦温度预警阈值

6.根据权利要求l所述的一种汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法，其特征是所述实时分析轴承轴瓦温度变化偏度具体是：若转子轴承轴瓦温度的变化偏度参数K^Tbp满足条件K^Tbp＞1，那么转子轴承轴瓦温度递增变化呈凹型增长；如果1≥K^Tbp≥-1，那么转子轴承轴瓦温度变化呈平稳递增；如果K^Tbp＜-1，那么转子轴承轴瓦温度递增变化呈凸型增长。