CN108760330A - 汽轮机振动故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机振动故障诊断方法，具体包括以下步骤：计算汽轮机在工频状态下振动位移幅值与振动速度均方根值比值的标准值；采用手持振动测试仪测量汽轮机异常振动点的实际振动位移幅值与实际振动速度均方根值，并计算振动信号的振动位移幅值与实际振动速度均方根值的实际比值，获得测试值α；通过将标准值与测试值α比对来判断汽轮机异常振动的故障类型。本发明采用手持振动测试仪来测得汽轮机出现异常振动轴瓦同一点处的振动速度均方根值和振动位移幅值，而后与标准值进行对比，从而判断出汽轮机出现异常振动的问题所在，方便电厂技术人员针对诊断出的故障原因及时进行处理，提高了机组的故障处理速度，保证了机组的正常运行。

Description

汽轮机振动故障诊断方法

技术领域

本发明涉及热电厂运行设备检修技术领域，特别是一种用于诊断汽轮机故障的方法。

背景技术

热电厂中，对于汽轮机等旋转设备，如果在设计、制造、安装、检修及运行操作某一个环节出现了问题，都会导致汽轮机产生异常振动的问题。目前，全国已有很多台汽轮机由于异常振动处理不当，而造成汽轮机轴瓦损坏、转子弯曲、甚至大轴断裂等故障和事故。为了解决异常振动对汽轮机等旋转设备的危害，出现了振动测试与故障诊断技术。

在汽轮机的振动测试与故障诊断技术中，振动频率是振动故障特征最主要的表现形式，由于不同的振动故障类型对应不同的振动故障特征，因此，在进行故障诊断时必须要获取振动频率，通过振动频率来确定振动故障类型，振动频率是通常是采用专用的振动测试分析仪测得的。目前，性能可靠的振动测试分析仪只有高校、电科院等科研院所或专业进行振动测试与处理的单位才有配备，电厂很少有专用的振动测试仪，一般使用的是手持振动测试仪，该仪器只能测量振动位移幅值(峰峰值)、振动速度均方根值和振动加速度均方根值，但不能进行振动频率的测量。有的电厂配备了TDM，但是由于缺少维护，电厂配备的TDM大多是处在不用的状态。

目前在国内，由于电厂缺少专用的振动测试分析仪和振动故障诊断的技术，如果有电厂的汽轮机出现了异常振动，都是邀请电科院等科研院所或专业进行振动测试与处理的单位来进行振动的测试与诊断，但是由于专业人员赶到现场需要数小时，或者一天至数天的时间，这样就会导致异常振动不能得到及时治理，进而影响机组的安全稳定运行。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种现场容易实施、算法科学的汽轮机振动故障诊断方法，以便电厂巡检人员能够及时对汽轮机的故障进行检测，保证机组的稳定运行。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

汽轮机振动故障诊断方法，具体包括以下步骤：

A.计算汽轮机在工频状态下振动位移幅值与振动速度均方根值比值的标准值；

B.采用手持振动测试仪测量汽轮机异常振动点的实际振动位移幅值与实际振动速度均方根值，并计算振动信号的振动位移幅值与实际振动速度均方根值的实际比值，获得测试值α；

C.通过将标准值与测试值α比对来判断汽轮机异常振动的故障类型。

上述汽轮机振动故障诊断方法，步骤A具体包括以下步骤：

A1.根据式一计算汽轮机在不同频率的简谐信号叠加状态下的振动位移峰峰值S(t)，

式中，A₁，A₂…A_n表示不同频率的振动位移峰峰值；

f₁，f₂…f_n振动所包含的不同频率；

t为时间；

A2.根据振动速度与振动位移的关系为一阶导数关系，根据式二计算振动速度峰峰值V(t)，

A3.对于单一频率的振动，由式一和式二得出单一频率的振动速度幅值，

V_A＝2πfS_A 式三

式中，V_A为单一频率的振动速度幅值，

f为单一频率的振动频率，

S_A为单一频率的振动位移幅值；

A4.将S_A＝A，代入式三，得出单一频率的振动速度幅值

V_A＝2*πfA 式四

A5.振动信号振动速度的均方根值V_rms为，

对单一频率的振动速度的均方根值V_rms为，

A6.将式四带入式五可得出对应于振动信号的振动位移幅值与振动速度均方根值的比值为，

A7.假设汽轮机的振动为单纯的工频振动，将f＝50带入式六可得出振动信号的振动位移幅值与振动速度均方根值比值的标准值，

上述汽轮机振动故障诊断方法，步骤B中所述的测试值α为：

式中，和为汽轮机的同一测点位置的振动位移幅值和振动速度均方根值。

上述汽轮机振动故障诊断方法，步骤C中故障类型的判断方法为：

如果α<8，说明汽轮机该测点处的振动含有明显2x、3x等高频振动，即确定造成异常振动的原因是轴瓦紧力不足和严重动静碰摩；

如果8≤α≤10，说明汽轮机该测点处的振动以1x为主，其他频率振动不明显，即确定造成异常振动的可能原因是转子存在不平衡质量，轴瓦支撑刚度低，轻微动静碰摩，转子热弯曲；

如果即α>10，说明该测点处的振动含有明显0.5x等低频振动，即确定造成异常振动的原因是油膜振荡和汽流激振。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明采用普通电厂广泛使用的手持振动测试仪，来测得汽轮机出现异常振动轴瓦同一点处的振动速度均方根值和振动位移幅值，而后与标准值进行对比，从而判断出汽轮机出现异常振动的问题所在，方便电厂技术人员针对诊断出的故障原因及时进行处理，提高了机组的故障处理速度，保证了机组的正常运行。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种汽轮机振动故障诊断方法，应用于发电厂中对汽轮机等旋转设备存在的异常振动进行诊断，方便找出异常振动发生的原因，从而为正确解决异常振动提供可靠基础。该故障诊断方法具体包括以下步骤。

A.计算汽轮机在工频状态下振动位移幅值与振动速度均方根值比值的标准值。本步骤所述标准值的具体计算方法如下。

A1.根据式一计算汽轮机在不同频率的简谐信号叠加状态下的振动位移峰峰值S(t)，

式中，A₁，A₂…A_n表示不同频率的振动位移峰峰值；

f₁，f₂…f_n振动所包含的不同频率；

t为时间。

A2.根据振动速度与振动位移的关系为一阶导数关系，根据式二计算振动速度峰峰值V(t)，

A3.对于单一频率的振动，由式一和式二得出单一频率的振动速度幅值，

V_A＝2πfS_A 式三

式中，V_A为单一频率的振动速度幅值，

f为单一频率的振动频率，

S_A为单一频率的振动位移幅值。

A4.将S_A＝A，代入式三，得出单一频率的振动速度幅值

V_A＝2*πfA 式四

A5.振动信号振动速度的均方根值V_rms为，

对单一频率的振动速度的均方根值V_rms为，

A6.将式四带入式五，可得出

由于A的单位μm，V_rms的单位mm/2，将单位进行统一，并将π＝3.14带入上式，可得出对应于振动信号的振动位移幅值与振动速度均方根值的比值为，

A7.假设汽轮机的振动为单纯的工频振动，将f＝50带入式六可得出振动信号的振动位移幅值与振动速度均方根值比值的标准值，

B.采用手持振动测试仪测量汽轮机异常振动点的实际振动位移幅值A与实际振动速度均方根值并计算振动信号的振动位移幅值与实际振动速度均方根值的实际比值，获得测试值α。

C.通过将标准值与测试值α比对来判断汽轮机异常振动的故障类型。

本步骤中故障类型的判断方法为：

如果α明显小于9，即α<8，例如α＝6，说明α明显小于9，那么就说明汽轮机该测点处的振动含有明显2x、3x等高频振动，即确定造成异常振动的原因是轴瓦紧力不足和严重动静碰摩，电厂技术人员就可以针对上述可能原因进行振动处理。

如果α接近9，即8≤α≤10，例如α＝8.5，说明α接近9，那么就说明汽轮机该测点处的振动以1x为主，其他频率振动不明显，即确定造成异常振动的可能原因是转子存在不平衡质量，轴瓦支撑刚度低，轻微动静碰摩，转子热弯曲；电厂技术人员再结合升降速过程中振动情况，就能更进一步确定造成其异常振动的确切原因。

如果α明显大于9，即α>10，例如α＝11.5，说明α明显大于9，那么就说明该测点处的振动含有明显0.5x等低频振动，即确定造成异常振动的原因是油膜振荡和汽流激振。如果异常振动与机组负荷关系，并发生在大容量机组高中压转子的轴瓦上，那么就可以确定造成其异常振动原因是汽流激振，否则就可以确定造成异常振动的原因是油膜振荡；电厂技术人员就可以针对确切的原因进行振动处理。

Claims (4)

1.汽轮机振动故障诊断方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

A.计算汽轮机在工频状态下振动位移幅值与振动速度均方根值比值的标准值；

B.采用手持振动测试仪测量汽轮机异常振动点的实际振动位移幅值与实际振动速度均方根值，并计算振动信号的振动位移幅值与实际振动速度均方根值的实际比值，获得测试值α；

C.通过将标准值与测试值α比对来判断汽轮机异常振动的故障类型。

2.根据权利要求1所述的汽轮机振动故障诊断方法，其特征在于，步骤A具体包括以下步骤：

A1.根据式一计算汽轮机在不同频率的简谐信号叠加状态下的振动位移峰峰值S(t)，

式中，A₁，A₂…A_n表示不同频率的振动位移峰峰值；

f₁，f₂…f_n振动所包含的不同频率；

t为时间；

A2.根据振动速度与振动位移的关系为一阶导数关系，根据式二计算振动速度峰峰值V(t)，

A3.对于单一频率的振动，由式一和式二得出单一频率的振动速度幅值，

V_A＝2πfS_A 式三

式中，V_A为单一频率的振动速度幅值，

f为单一频率的振动频率，

S_A为单一频率的振动位移幅值；

A4.将S_A＝A，代入式三，得出单一频率的振动速度幅值

V_A＝2*πfA 式四

A5.振动信号振动速度的均方根值V_rms为，

对单一频率的振动速度的均方根值V_rms为，

A6.将式四带入式五可得出对应于振动信号的振动位移幅值与振动速度均方根值的比值为，

A7.假设汽轮机的振动为单纯的工频振动，将f＝50带入式六可得出振动信号的振动位移幅值与振动速度均方根值比值的标准值，

3.根据权利要求2所述的汽轮机振动故障诊断方法，其特征在于，步骤B中所述的测试值α为：

式中，和为汽轮机的同一测点位置的振动位移幅值和振动速度均方根值。

4.根据权利要求3所述的汽轮机振动故障诊断方法，其特征在于，步骤C中故障类型的判断方法为：

如果α<8，说明汽轮机该测点处的振动含有明显2x、3x等高频振动，即确定造成异常振动的原因是轴瓦紧力不足和严重动静碰摩；

如果8≤α≤10，说明汽轮机该测点处的振动以1x为主，其他频率振动不明显，即确定造成异常振动的可能原因是转子存在不平衡质量，轴瓦支撑刚度低，轻微动静碰摩，转子热弯曲；

如果即α>10，说明该测点处的振动含有明显0.5x等低频振动，即确定造成异常振动的原因是油膜振荡和汽流激振。