CN102175386B - 汽轮发电机组轴承油压变化趋势实时分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了旋转机械振动状态监测与故障诊断技术领域中一种汽轮发电机组轴承油压变化趋势实时分析方法。包括设定时长和步进长度，并设定步进总长度；采集并存储转子轴承润滑油压数据；若步进总长度达到设定时长，则按照时间先后顺序，将存储的转子轴承润滑油压数据排成序列；计算转子轴承润滑油压的递减趋势参数；当转子轴承润滑油压递减趋势及报警参数实时检验都通过时，计算转子轴承润滑油压数据的变化峰度参数；实时分析转子轴承润滑油压数据的变化峰度。本发明实现了发电机组轴系转子轴承油压数据变化趋势的实时自动在线监测、分析及判别。

Description

汽轮发电机组轴承油压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油压变化趋势实时分析方法。

背景技术

大型汽轮发电机组轴系中，转子轴承润滑油压的变化会改变轴承的动力特性，直接影响机组的安全稳定运行，严重时可能导致机组轴系故障。滑动轴承工作时要求轴承润滑油压不能变化过大，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，影响轴承润滑油压变化的因素主要有：滑动轴承对中不良及同轴度误差大导致的载荷在轴瓦宽度上的分布不均匀，出现边缘接触现象，造成润滑油膜破裂；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；轴瓦与轴承座孔配合不当，轴瓦松动而导致微动磨损。

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，对滑动轴承轴承润滑油压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，影响轴承润滑油压变化的因素很多，建立准确的轴承润滑油压变化数学模型非常困难。汽轮发电机组轴系转子轴承润滑油压变化趋势分析工作，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，并且无法做到轴承润滑油压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油压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油压变化趋势实时分析方法，对机组轴系转子轴承油压数据变化趋势进行实时自动在线监测、分析及判别，提高转子轴承油压数据变化趋势辨识效率和准确度，进而保证汽轮发电机组轴承的安全运行。

技术方案是，一种汽轮发电机组轴承油压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润滑油压数据；

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，将存储的转子轴承润滑油压数据排成序列

其中，

是第i时刻的转子轴承润滑油压数据，

步骤5：计算转子轴承润滑油压的递减趋势参数ε^Plo；

步骤6：判断转子轴承润滑油压递减趋势及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：计算转子轴承润滑油压数据的变化峰度参数κ^lo；

步骤8：实时分析转子轴承润滑油压数据的变化峰度。

所述计算转子轴承润滑油压的递减趋势参数ε^Plo具体包括：

步骤101：计算转子轴承润滑油压数据序列的逆序数S^Plo；

步骤102：利用公式ε^Plo＝S^Plo/S_rev计算转子轴承润滑油压的递减趋势参数ε^Plo；其中，S_rev是转子轴承润滑油压数据序列

的逆序数最大值，S_rev＝n(n-1)/2，n为转子轴承润滑油压数据序列

的个数。

所述判断转子轴承润滑油压递减趋势实时检验是否通过具体是，判断转子轴承润滑油压递减趋势参数ε^Plo是否大于等于设定值，如果是，则转子轴承润滑油压递减趋势实时检验通过；否则，转子轴承润滑油压递减趋势实时检验不通过。

所述设定值为0.7。

所述判断报警参数实时检验是否通过具体是，将转子轴承润滑油压数据序列

的最后一个转子轴承润滑油压数据

与转子轴承润滑油压预警阈值

进行比较，如果

小于等于

则报警参数实时检验通过；否则，报警参数实时检验不通过。

所述转子轴承润滑油压预警阈值

其中，

为转子轴承润滑油压的正常值。

所述计算转子轴承润滑油压数据的变化峰度参数κ^lo利用公式

${\mathrm{\κ}}^{\mathrm{lo}}=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{({P_i}^{\mathrm{lo}}-{\mathrm{\μ}}^{\mathrm{lo}})}^4/{\left({\mathrm{\σ}}^{\mathrm{lo}}\right)}^4$

其中，μ^lo是转子轴承润压数据序列的均值，σ^lo是转子轴承润滑油压数据序列的标准偏差，

所述实时分析转子轴承润滑油压数据的变化峰度具体是，若转子轴承润滑油压的变化峰度参数κ^lo＞2.2，则转子轴承润滑油压递减变化明显；若转子轴承润滑油压的变化峰度参数κ^lo≤2.2，则转子轴承润滑油压变化平稳。

本发明提供的汽轮发电机组轴承油压变化趋势实时分析方法利用机组运行中转子轴承润滑油压数据，经过计算分析判断得到轴承润滑油压变化趋势情况，能够实现轴承润滑油压的自动实时在线监测、分析判别。

附图说明

图1是汽轮发电机组轴承油压变化趋势实时分析方法流程图；

图2是汽轮发电机组轴承油压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。

图1是汽轮发电机组轴承油压变化趋势实时分析方法流程图，图1中，汽轮发电机组轴承油压变化趋势实时分析方法包括下列步骤：

步骤1：先设定时长T＝12000秒，步进长度t＝1秒。另外，设定开始时的步进总长度为t_sum＝0。再取设定值为0.7，转子轴承润滑油压预警阈值

步骤2：采集并存储转子轴承润滑油压数据。

图2是汽轮发电机组轴承油压变化趋势实时分析示意图，图2中，转子轴承润滑油压数据信号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，转子轴承润滑油压数据信号是从配置汽轮发电机组的监视仪表(TSI)获得。图2中，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自于汽轮发电机组的监视仪表(TSI)的转子轴承润滑油压数据信号，经过处理后的汽轮发电机组转子轴承润滑油压数据信号输入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。

根据本发明提供的方法设计具体的汽轮发电机组轴承润滑油压变化趋势实时分析程序，将实时分析程序安装在工业用微型计算机(IPC)内。汽轮发电机组轴承润滑油压变化趋势实时分析程序中的一次诊断循环过程，包括分析方法中涉及的轴承润滑油压数据采集及存储、轴承润滑油压递减趋势与报警参数实时检验及轴承润滑油压变化峰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油压变化趋势实时分析程序监测分析低压转子A侧轴承油压变化趋势。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低压转子A侧转子轴承油压信号，并将转子轴承油压数据进行存储。数据是每隔步进长度t＝1秒存储一次。

步骤3：判断步进总长度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秒，返回步骤2。

步骤4：按照时间先后顺序，将存储的转子轴承润滑油压数据排成序列

其中，

是第i时刻的转子轴承润滑油压数据，1≤i≤12000。

由于设定时长T＝12000秒，步进长度t＝1秒，因此在到达设定时长T＝12000秒时，采集并存储的转子轴承润滑油压数据共有12000个。将转子轴承润滑油压数据按照采集的时间先后顺序排成序列

1≤i≤12000。

步骤5：计算转子轴承润滑油压的递减趋势参数ε^Plo。

转子轴承润滑油压的递减趋势参数ε^Plo具体的计算方法是：

步骤101：计算转子轴承润滑油压数据序列的逆序数S^Plo。转子轴承润滑油压数据序列为

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^Plo＝S^Plo/S_rev计算转子轴承润滑油压的递减趋势参数ε^Plo；其中，S_rev是转子轴承润滑油压数据序列

的逆序数最大值，S_rev＝n(n-1)/2，n为转子轴承润滑油压数据序列

的个数。在本实施例中，n＝12000。

步骤6：判断转子轴承润滑油压递减趋势及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。

首先，判断转子轴承润滑油压递减趋势实时检验是否通过。当转子轴承润滑油压递减趋势参数ε^Plo大于等于设定值0.7，即如果是ε^Plo≥0.7，则转子轴承润滑油压递减趋势实时检验通过。否则，转子轴承润滑油压递减趋势实时检验不通过。

其次，判断报警参数实时检验是否通过。将转子轴承润滑油压数据序列

的最后一个转子轴承润滑油压数据与转子轴承润滑油压预警阈值

进行比较，如果

小于等于

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。其中，转子轴承润滑油压预警阈值

参考转子轴承润滑油压的正常值确定。一般设定

通常对于国产机组

如果转子轴承润滑油压递减趋势和报警参数实时检验都通过，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润滑油压数据。

步骤7：计算转子轴承润滑油压数据的变化峰度参数κ^lo。

利用公式

计算转子轴承润滑油压数据的变化峰度参数κ^lo。其中，μ^lo是转子轴承润滑油压数据序列

的均值，

σ^lo是转子轴承润滑油压数据序列

的标准偏差，

1≤i≤12000。

步骤8：实时分析转子轴承润滑油压数据的变化峰度。

根据步骤7中计算获得的转子轴承润滑油压数据的变化峰度参数κ^lo，对转子轴承润滑油压数据的变化峰度进行实时分析。若转子轴承润滑油压的变化峰度参数κ^lo＞2.2，则转子轴承润滑油压递减变化明显，即属于快速型递减；若转子轴承润滑油压的变化峰度参数κ^lo≤2.2，则转子轴承润滑油压变化平稳，即属于平稳型递减。

假设低压转子A侧转子轴承润滑油压P^lo的变化峰度参数κ^lo＝2.8，满足条件κ^lo＞2.2。那么，低压转子A侧转子轴承润滑油压变化呈快速型递减。

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油压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，并设定开始时的步进总长度为t_sum＝0；

步骤2：采集并存储转子轴承润滑油压数据；

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，将存储的转子轴承润滑油压数据排成序列

其中，

是第i时刻的转子轴承润滑油压数据，

步骤5：计算转子轴承润滑油压的递减趋势参数ε^Plo；所述计算转子轴承润滑油压的递减趋势参数ε^Plo具体包括：

步骤101：计算转子轴承润滑油压数据序列的逆序数S^Plo；

步骤102：利用公式ε^Plo＝S^Plo/S_rev计算转子轴承润滑油压的递减趋势参数ε^Plo；其中，S_rev是转子轴承润滑油压数据序列

的逆序数最大值，S_rev＝n(n-1)/2，n为转子轴承润滑油压数据序列

的个数；

步骤6：判断转子轴承润滑油压递减趋势及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：计算转子轴承润滑油压数据的变化峰度参数κ^lo；所述计算转子轴承润滑油压数据的变化峰度参数κ^lo利用公式

${\mathrm{\κ}}^{\mathrm{lo}}=1/n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(P_i^{\mathrm{lo}}-{\mathrm{\μ}}^{\mathrm{lo}})}^4/{\left({\mathrm{\σ}}^{\mathrm{lo}}\right)}^4$

其中，μ^lo是转子轴承润滑油压数据序列

的均值，σ^lo是转子轴承润滑油压数据序列的标准偏差，

n为转子轴承润滑油压数据序列的个数；

步骤8：实时分析转子轴承润滑油压数据的变化峰度。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组轴承油压变化趋势实时分析方法，其特征是所述判断转子轴承润滑油压递减趋势实时检验是否通过具体是，判断转子轴承润滑油压递减趋势参数ε^Plo是否大于等于设定值，如果是，则转子轴承润滑油压递减趋势实时检验通过；否则，转子轴承润滑油压递减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油压变化趋势实时分析方法，其特征是所述设定值为0.7。

4.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组轴承油压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，将转子轴承润滑油压数据序列

的最后一个转子轴承润滑油压数据与转子轴承润滑油压预警阈值

进行比较，如果

小于等于

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油压变化趋势实时分析方法，其特征是所述转子轴承润滑油压预警阈值其中，

为转子轴承润滑油压的正常值。

6.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组轴承油压变化趋势实时分析方法，其特征是所述实时分析转子轴承润滑油压数据的变化峰度具体是，若转子轴承润滑油压的变化峰度参数κ^lo＞2.2，则转子轴承润滑油压递减变化明显；若转子轴承润滑油压的变化峰度参数κ^lo≤2.2，则转子轴承润滑油压变化平稳。

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