CN110714869B - 一种转子的中心偏移量检测方法、装置、存储介质和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转子的中心偏移量检测方法，包括：获取机组在不同工况工作时，定子铁芯的转频振动中间量、转子的中心偏移中间量和发导的摆度中间量；将机组的不同工况数据及对应的转频振动中间量、中心偏移中间量和摆度中间量进行曲面拟合，得到有边界的三个聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点转频振动中间量、中心偏移中间值、摆度中间值和均值平滑算法所得到转频振动特征值、中心偏移特征值和摆度特征值、三个聚合数据曲面和预设阈值确定转子的中心偏移量预警值。本发明在尚未达到检测装置报警程度的偏移量发生时及时的发出预警，保护机组安全。本发明还涉及一种转子的中心偏移量检测装置、存储介质及设备。

Description

一种转子的中心偏移量检测方法、装置、存储介质和设备

技术领域

本发明涉及水轮发电机领域，尤其涉及一种转子的中心偏移量检测方法、装置、存储介质和设备。

背景技术

水轮发电机组是水电厂核心设备，由水轮机和发电机两部分组成。水轮机是动力设备，是电厂的动力来源，是将水的势能和动能转换成机械能的设备；发电机是将水轮机机械能转换成电能的设备，通过水轮机涡轮转子带动下发电机转子旋转，定子线圈与转子形成切割磁力线，将转子机械能转换成电能，实现发电。水轮发电机由转子、定子、机架、推力轴承、主轴、冷却装置等主要部件组成。定子主要由机座、铁芯和三相绕组等部件组成。大型水轮发电机定子铁芯用冷轧硅钢片叠成，定子铁芯的槽部安装线圈绕组，大型水轮发电机绕组采用绝缘线棒。发电机定子铁心硅钢片在受温度蠕变应力和机组振动联合作用下产生金属疲劳断裂，断裂的铁芯硅钢片摆脱了铁心压指及固定螺栓的限制，在运行磁场的拉力和机组振动力等力矩的作用下发生位移。断裂硅钢片或直接切割定子线棒绝缘子，或被吸入定子和转子间的缝隙，吸附在转子磁极上，对发电机整个定子沿圆周上形成整圈切割，导致绝缘失效，发生定子接地故障，水轮机停机。

由于发电机转子中心偏移造成转动部件异常，对机组正常运行产生严重影响，目前发电机转子中心偏移通常依赖于传感器直接报警，或者通过技术人员现场勘查，通过异常振动或者异常声响，凭经验判断转子部件的异常情况。而这两类方法，均在水轮发电机转子已经发生实质性的偏移后才能通过传感器或者外部表象发现异常情况，此时发电机组转动部分或者轴瓦通常已遭受到不同程度损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种转子中心的偏移量检测方法、装置、存储介质和设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种转子的中心偏移量检测方法，包括：

获取机组在不同工况工作时，定子铁芯的转频振动中间量、转子的中心偏移中间量和发导的摆度中间量；

将机组的不同工况数据及对应的所述转频振动中间量进行曲面拟合，得到有边界的第一聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点所述转频振动中间量和均值平滑算法，得到转频振动特征值；

将机组的不同工况数据及对应的所述中心偏移中间量进行曲面拟合，得到有边界的第二聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点所述中心偏移中间量和均值平滑算法，得到中心偏移特征值；

将机组的不同工况数据及对应的所述摆度中间量进行曲面拟合，得到有边界的第三聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点所述摆度中间量和均值平滑算法，得到摆度特征值；

根据所述第一聚合数据曲面、所述第二聚合数据曲面、所述第三聚合数据曲面、所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设阈值，确定所述转子的中心偏移量预警值。

本发明的有益效果是：提供一种转子的中心偏移量检测方法，通过采集到的定子铁芯不同位置的振动量，转子不同位置的位移量，发导不同位置的摆动量进行有效处理，确定转子的中心偏移量预警值，可有效的对水轮发电机转子中心偏移进行精准检测，比传统方法提升了对中心偏移判定的准确性，且提前预判中心偏移趋势，在尚未达到检测装置报警程度的偏移量发生时及时的发出预警，起到保护机组的功能。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述获取机组在不同工况工作时，定子铁芯的转频振动中间量、转子的中心偏移中间量和发导的摆度中间量，具体包括：

将机组在不同工况工作时，采集到的所述定子铁芯不同位置的振动量处理为振动波形并进行傅里叶变换，得到所述振动波形的频域图，从所述振动波形的频域图中提取极频分量值，并将所述不同位置振动量的极频分量值进行积分，得到不同位置的极频分量值的平均绝对值，将所述不同位置的极频分量值的平均绝对值进行平均，得到所述定子铁芯的转频振动中间量；

将机组在不同工况工作时，采集到的所述转子不同位置的位移量处理为位移波形并进行傅里叶变换，得到所述位移波形的频域图，从所述位移波形的频域图中提取位移分量值，将所述不同位置的位移量的位移分量值进行积分，得到不同位置的位移分量值的平均绝对值，将所述不同位置的位移分量值的平均绝对值进行平均，得到所述转子的中心偏移中间量；

将机组在不同工况工作时，采集到的所述发导不同位置的摆动量处理为摆度波形并进行傅里叶变换，所得到所述摆度波形的频域图，从所述摆度波形的频域图中提取摆动分量值，将所述不同位置的摆动量的摆动分量值进行积分，得到不同位置的摆动分量值的平均绝对值，将不同位置的摆动分量值的平均绝对值进行平均，得到所述发导的摆度中间量。

基于上述方案通过对采集到的定子铁芯不同位置的振动量，转子不同位置的位移量，发导不同位置的摆动量进行处理，可准确得到定子铁芯的转频振动中间量、转子的中心偏移中间量和发导的摆度中间量，提升了后续对中心偏移判定的准确性。

进一步地，所述将机组的不同工况数据及对应的所述转频振动中间量进行曲面拟合，得到有边界的第一聚合数据曲面、将机组的不同工况数据及对应的所述中心偏移中间量进行曲面拟合，得到有边界的第二聚合数据曲面、将机组的不同工况数据及对应的所述摆度中间量进行曲面拟合，得到有边界的第三聚合数据曲面，具体包括：

将机组的有功功率、工作水头数据及所述转频振动中间量作为坐标点作图于三维坐标系，通过曲面拟合得到第一聚合数据曲面；

将机组的有功功率、工作水头数据及所述中心偏移中间量作为坐标点作图于三维坐标系，通过曲面拟合得到第二聚合数据曲面；

将机组的有功功率、工作水头数据及所述摆度中间量作为坐标点作图于三维坐标系，通过曲面拟合得到第三聚合数据曲面；

在所述三维坐标系中，x轴为所述机组的有功功率，y轴为所述工作水头数据，当通过曲面拟合所述第一聚合数据曲面时，z轴为所述转频振动中间量，当通过曲面拟合所述第二聚合数据曲面时，z轴为所述中心偏移中间量，当通过曲面拟合所述第三聚合数据曲面时，z轴为所述摆度中间量。

基于上述方案通过将定子铁芯的转频振动中间量、转子的中心偏移中间量和发导的摆度中间量进行聚合数据曲面，将机组在不同工况运行情况下的数据进行聚合，过滤掉干扰因素，提升了后续对中心偏移判定的准确性。

进一步地，所述根据所述第一聚合数据曲面、所述第二聚合数据曲面、所述第三聚合数据曲面、所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设阈值，确定所述转子的中心偏移量预警值，具体包括：

基于所述第一聚合数据曲面、所述第二聚合数据曲面、所述第三聚合数据曲面，所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设阈值，确定所述转子的检测状态；

若所述转子的检测状态是需要告警状态时，根据所述第一聚合数据曲面和最小二乘法得到的转频振动的缓变率，根据所述第二聚合数据曲面得到的中心偏移的缓变率，根据所述第三聚合数据曲面和最小二乘法得到的摆度的缓变率；

根据所述转频振动的缓变率、所述中心偏移的缓变率和所述摆度的缓变率、所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设报警阈值，得到所述转子的中心偏移量预警值。

进一步地，所述基于所述第一聚合数据曲面、所述第二聚合数据曲面、所述第三聚合数据曲面，所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设阈值，确定所述转子的检测状态，具体包括：

根据所述第一聚合数据曲面、所述转频振动特征值、第一振动阈值和第二振动阈值，得到转频振动状态值；

根据所第二聚合数据曲面、所述中心偏移特征值、第一中心偏移阈值和第二中心偏移阈值，得到中心偏移状态值；

根据所述第三聚合数据曲面、所述摆度特征值、第一摆度阈值和第二摆度阈值，得到摆度状态值；

当所述转频振动状态值和所述中心偏移状态值同时存在、或所述中心偏移状态值与所述摆度特征值同时存在时，所述转子的检测状态是需要告警状态；

否则，所述转子的检测状态是不需要告警状态。

进一步地所述根据所述第一聚合数据曲面和最小二乘法得到的转频振动的缓变率，根据所述第二聚合数据曲面得到的中心偏移的缓变率，根据所述第三聚合数据曲面和最小二乘法得到的摆度的缓变率，具体包括：

将所述第一聚合数据曲面通过最小二乘法进行曲线拟合，得到第一拟合曲线，对所述第一拟合曲线求导，得到所述转频振动的缓变率；

将所述第二聚合数据曲面通过最小二乘法进行曲线拟合，得到第二拟合曲线，对所述第二拟合曲线求导，得到所述中心偏移的缓变率；

将所述第三聚合数据曲面通过最小二乘法进行曲线拟合，得到第三拟合曲线，对所述第三拟合曲线求导，得到所述摆度的缓变率。

进一步地，所述根据所述转频振动的缓变率、所述中心偏移的缓变率和所述摆度的缓变率、所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设报警阈值，得到所述转子的中心偏移量预警值，具体包括：

根据所述转频振动的缓变率、所述转频振动的特征值、第一转频振动预设阈值和第二转频振动预设阈值，得到所述转频振动分别达到所述第一转频振动预设阈值的第一转频振动预警天数和所述第二转频振动预设阈值的第二转频振动预警天数；

根据所述中心偏移的缓变率、所述中心偏移的特征值、第一中心偏移预设阈值和第二中心偏移预设阈值，得到所述中心偏移分别达到所述第一中心偏移预设阈值的第一中心偏移预警天数和所述第二中心偏移预设阈值的第二中心偏移预警天数；

根据所述摆度的缓变率、所述摆度的特征值、第一摆度预设阈值和第二摆度预设阈值，得到所述摆度分别达到所述第一摆度预设阈值的第一摆度预警天数和所述第二摆度预设阈值的第二摆度预警天数；

根据所述第一转频振动预警天数、所述第二转频振动预警天数、所述第一中心偏移预警天数、所述第二中心偏移预警天数、所述第一摆度预警天数、所述第二摆度预警天数和加权和公式，得到所述转子的中心偏移量预警值。

上述方案通过第一聚合数据曲面、第二聚合数据曲面、第三聚合数据曲面、转频振动特征值、中心偏移特征值、摆度特征值和预设阈值，确定转子的中心偏移量预警值，预测转子距离预警值的天数，起到保护机组的功能。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种转子的中心偏移量检测装置，其特征在于，包括：

信息采集单元，用于获取机组在不同工况工作时，定子铁芯的转频振动中间量、转子的中心偏移中间量和发导的摆度中间量；

计算单元，用于将机组的不同工况数据及对应的所述转频振动中间量进行曲面拟合，得到有边界的第一聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点所述转频振动中间量和均值平滑算法，得到转频振动特征值；

所述计算单元，还用于将机组的不同工况数据及对应的所述中心偏移中间量进行曲面拟合，得到有边界的第二聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点所述中心偏移中间量和均值平滑算法，得到中心偏移特征值；

所述计算单元，还用于将机组的不同工况数据及对应的所述摆度中间量进行曲面拟合，得到有边界的第三聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点所述摆度中间量和均值平滑算法，得到摆度特征值；

检测报警单元，用于根据所述第一聚合数据曲面、所述第二聚合数据曲面、所述第三聚合数据曲面、所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设阈值，确定所述转子的中心偏移量预警值。

本发明的有益效果是提供一种转子的中心偏移量检测装置，通过通过采集到的定子铁芯不同位置的振动量，转子不同位置的位移量，发导不同位置的摆动量进行有效处理，确定转子的中心偏移量预警值，可有效的对水轮发电机转子中心偏移进行精准检测，比传统方法提升了对中心偏移判定的准确性，且提前预判中心偏移趋势，在尚未达到检测装置报警程度的偏移量发生时及时的发出预警，起到保护机组的功能。

此外，本发明还提供一种存储介质，存储有指令，当计算机读取指令时，使计算机执行上述技术方案中任一项所述的转子的中心偏移量检测方法。

本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各技术方案中的定转子的中心偏移量检测方法的步骤。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的转子的中心偏移量检测方法的示意性流程图；

图2为本发明另一实施例提供的转子的中心偏移量检测装置的示意性模块结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图1所示一种转子的中心偏移量检测方法，包括以下步骤：

110、获取机组在不同工况工作时，定子铁芯的转频振动中间量、转子的中心偏移中间量和发导的摆度中间量。

在水轮发电机组的定子铁芯上的不同位置安装若干个振动传感器，在水轮发电机组转子上安装若干个电容式气隙传感器，在水轮发电机发导处安装若干个摆度传感器。而振动传感器安装在定子铁芯上的具体位置，电容式气隙传感器安装在转子上的具体位置，摆度传感器安装在发导处的具体位置及数量，本实施例不作具体的限制。

120、将机组的不同工况数据及对应的转频振动中间量进行曲面拟合，得到有边界的第一聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点转频振动中间量和均值平滑算法，得到转频振动特征值。将机组的不同工况数据及对应的中心偏移中间量进行曲面拟合，得到有边界的第二聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点中心偏移中间量和均值平滑算法，得到中心偏移特征值；将机组的不同工况数据及对应的摆度中间量进行曲面拟合，得到有边界的第三聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点摆度中间量和均值平滑算法，得到摆度特征值。

应理解，进行曲面拟合的方法有通过数学公式或通过长期机器学习本实施例中对此不做限制。

130、根据第一聚合数据曲面、第二聚合数据曲面、第三聚合数据曲面、转频振动特征值、中心偏移特征值、摆度特征值和预设阈值，确定转子的中心偏移量预警值。

基于本实施例提供的一种转子的中心偏移量检测方法，通过采集到的定子铁芯不同位置的振动量，转子不同位置的位移量，发导不同位置的摆动量进行有效处理，确定转子的中心偏移量预警值，可有效的对水轮发电机转子中心偏移进行精准检测，比传统方法提升了对中心偏移判定的准确性，且提前预判中心偏移趋势，在尚未达到检测装置报警程度的偏移量发生时及时的发出预警，起到保护机组的功能。

基于上述实施例，进一步地，步骤110中具体包括：

将机组在不同工况工作时，采集到的定子铁芯不同位置的振动量处理为振动波形并进行傅里叶变换，所得到振动波形的频域图中提取极频分量值，并将不同位置振动量的极频分量值进行积分，得到的不同位置的极频分量值的平均绝对值进行平均，得到定子铁芯的转频振动中间量；

将机组在不同工况工作时，采集到的转子不同位置的位移量处理为位移波形并进行傅里叶变换，所得到位移波形的频域图中提取位移分量值，将不同位置的位移量的位移分量值进行积分，得到的不同位置的位移分量值的平均绝对值进行平均，得到转子的中心偏移中间量；

将机组在不同工况工作时，采集到的发导不同位置的摆动量处理为摆度波形并进行傅里叶变换，所得到摆度波形的频域图中提取摆动分量值，将不同位置的摆动量的摆动分量值进行积分，得到的不同位置的摆动分量值的平均绝对值进行平均，得到发导的摆度中间量。

应理解，将数值转换为垂直波形数据的方法有很多，本实施例对此不做具体的限制。

具体地，分别将每一个振动传感器对应的极频分量值，每一个电容式气隙传感器对应的位移分量值和每一个摆度传感器对应的摆动分量值，代入平均绝对值公式，得到极频分量的中间量、转子中心偏移中间量和发导摆度中间量。

其中，平均绝对值公式为

k为传感器的个数，x_av(i)为第i个传感器对应的量值。

将当前时间点时定子铁芯的转频振动中间量、转子的中心偏移中间量和发导的摆度中间量，根据均值平滑算法，分别得到定子铁芯的转频振动特征值、转子的中心偏移特征和发导的摆度特征值。

进一步地，步骤120中具体包括：将机组的有功功率、工作水头数据及转频振动中间量作为坐标点作图于三维坐标系，通过曲面拟合得到第一聚合数据曲面；

将机组的有功功率、工作水头数据及中心偏移中间量作为坐标点作图于三维坐标系，通过曲面拟合得到第二聚合数据曲面；

将机组的有功功率、工作水头数据及摆度中间量作为坐标点作图于三维坐标系，通过曲面拟合得到第三聚合数据曲面；

在三维坐标系中，x轴为机组的有功功率，y轴为工作水头数据，当通过曲面拟合第一聚合数据曲面时，z轴为转频振动中间量，当通过曲面拟合第二聚合数据曲面时，z轴为中心偏移中间量，当通过曲面拟合第三聚合数据曲面时，z轴为摆度中间量。

应理解，将三维坐标系中，坐标点进行曲面拟合的方法可通过神经网络进行建模或MATLAB软件等方法。

进一步地，步骤130中具体包括：

基于第一聚合数据曲面、第二聚合数据曲面、第三聚合数据曲面，转频振动特征值、中心偏移特征值、摆度特征值和预设阈值，确定转子的检测状态；

具体地，根据第一聚合数据曲面、转频振动特征值、第一振动阈值和第二振动阈值，得到转频振动状态值；根据第二聚合数据曲面、中心偏移特征值、第一中心偏移阈值和第二中心偏移阈值，得到中心偏移状态值；根据第三聚合数据曲面、摆度特征值、第一摆度阈值和第二摆度阈值，得到摆度状态值。

根据第一聚合数据曲面、转频振动特征值、第一振动阈值和第二振动阈值，得到转频振动状态值的方式很多，例如，可通过根据当前机组的工作的工况，在第一聚合数据曲面中，得到机组的理论转频振动中间值，计算理论转频振动中间值和转频振动特征值的差值，若差值小于第一振动阈值，确定转频振动状态值为0，若差值在第一振动阈值和第二振动阈值之间，确定转频振动状态值为1，若差值大于第二振动阈值，确定转频振动状态值为1。

确定中心偏移状态值和摆度状态值的方式同上述描述的转频振动状态值。

基于转频振动状态值、中心偏移状态值、摆度特征值和检测状态公式，确定转子的检测状态。

应理解，基于转频振动状态值、中心偏移状态值和摆度状态值，得到转子的检测状态值的具体方法有很多。例如，检测状态公式可根据如下公式：

中心偏移状态值∩(转频状态值∪摆度状态值)。

当转频振动状态值和中心偏移状态值同时存在、或中心偏移状态值与摆度特征值同时存在时，转子的检测状态是需要告警状态；否则，转子的检测状态是不需要告警状态。

当转子的检测状态是需要告警状态时，根据第一聚合数据曲面和最小二乘法得到的转频振动的缓变率，根据第二聚合数据曲面得到的中心偏移的缓变率，根据第三聚合数据曲面和最小二乘法得到的摆度的缓变率；

其中，得到转频振动的缓变率、中心偏移的缓变率和摆度的缓变率的方法，可将第一聚合数据曲面通过最小二乘法进行曲线拟合，所得到的第一拟合曲线求导，得到转频振动的缓变率。将第二聚合数据曲面通过最小二乘法进行曲线拟合，所得到的第二拟合曲线求导，得到中心偏移的缓变率。将第三聚合数据曲面通过最小二乘法进行曲线拟合，所得到的第三拟合曲线求导，得到摆度的缓变率。

根据转频振动的缓变率、中心偏移的缓变率和摆度的缓变率、转频振动特征值、中心偏移特征值、摆度特征值和预设报警阈值，得到转子的中心偏移量预警值。

根据转频振动的缓变率、转频振动的特征值、第一转频振动预设阈值和第二转频振动预设阈值，得到转频振动分别达到第一转频振动预设阈值的第一转频振动预警天数和第二转频振动预设阈值的第二转频振动预警天数；

根据中心偏移的缓变率、中心偏移的特征值、第一中心偏移预设阈值和第二中心偏移预设阈值，得到中心偏移分别达到第一中心偏移预设阈值的第一中心偏移预警天数和第二中心偏移预设阈值的第二中心偏移预警天数；

根据摆度的缓变率、摆度的特征值、第一摆度预设阈值和第二摆度预设阈值，得到摆度分别达到第一摆度预设阈值的第一摆度预警天数和第二摆度预设阈值的第二摆度预警天数；

根据第一转频振动预警天数、第二转频振动预警天数、第一中心偏移预警天数、第二中心偏移预警天数、第一摆度预警天数、第二摆度预警天数和加权和公式，得到转子的中心偏移量预警值。

应理解，通过加权求和方法得到转子的中心偏移量预警值，可通过下述加权和公式：一级预警值＝C1×U1+C2×V1+C3×W1；

二级预警值＝C1×U2+C2×V2+C3×W2；

其中，U1是第一转频振动预警天数；U2是第二转频振动预警天数；V1是第一预设偏移报警阈值的天数；V2是第二预设偏移报警阈值的天数；W1是第一预设摆度报警阈值的天数；W2是第二预设摆度报警阈值的天数，C1、C2和C3为加权值，通常C1＝0.5，C2＝0.3，C3＝0.2。

如图2所示一种转子的中心偏移量检测装置，包括：

信息采集单元，用于获取机组在不同工况工作时，定子铁芯的转频振动中间量、转子的中心偏移中间量和发导的摆度中间量；

计算单元，用于将机组的不同工况数据及对应的转频振动中间量进行曲面拟合，得到有边界的第一聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点转频振动中间量和均值平滑算法，得到转频振动特征值；

计算单元，还用于将机组的不同工况数据及对应的中心偏移中间量进行曲面拟合，得到有边界的第二聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点中心偏移中间量和均值平滑算法，得到中心偏移特征值；

计算单元，还用于将机组的不同工况数据及对应的摆度中间量进行曲面拟合，得到有边界的第三聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点摆度中间量和均值平滑算法，得到摆度特征值；

检测报警单元，用于根据第一聚合数据曲面、第二聚合数据曲面、第三聚合数据曲面、转频振动特征值、中心偏移特征值、摆度特征值和预设阈值，确定转子的中心偏移量预警值。

基于上述实施例提供提供一种转子的中心偏移量检测装置，通过通过采集到的定子铁芯不同位置的振动量，转子不同位置的位移量，发导不同位置的摆动量进行有效处理，确定转子的中心偏移量预警值，可有效的对水轮发电机转子中心偏移进行精准检测，比传统方法提升了对中心偏移判定的准确性，且提前预判中心偏移趋势，在尚未达到检测装置报警程度的偏移量发生时及时的发出预警，起到保护机组的功能。

基于上述实施例，其中进一步地，信息采集处理单元，还具体用于

将机组在不同工况工作时，采集到的定子铁芯不同位置的振动量处理为振动波形并进行傅里叶变换，得到振动波形的频域图，从振动波形的频域图中提取极频分量值，并将不同位置振动量的极频分量值进行积分，得到不同位置的极频分量值的平均绝对值，将不同位置的极频分量值的平均绝对值进行平均，得到定子铁芯的转频振动中间量；

将机组在不同工况工作时，采集到的转子不同位置的位移量处理为位移波形并进行傅里叶变换，得到位移波形的频域图，从位移波形的频域图中提取位移分量值，将不同位置的位移量的位移分量值进行积分，得到不同位置的位移分量值的平均绝对值，将不同位置的位移分量值的平均绝对值进行平均，得到转子的中心偏移中间量；

将机组在不同工况工作时，采集到的发导不同位置的摆动量处理为摆度波形并进行傅里叶变换，所得到摆度波形的频域图，从摆度波形的频域图中提取摆动分量值，将不同位置的摆动量的摆动分量值进行积分，得到不同位置的摆动分量值的平均绝对值，将不同位置的摆动分量值的平均绝对值进行平均，得到发导的摆度中间量。

进一步地，信息采集处理单元，还具体用于将机组在不同工况工作时，采集到的定子铁芯不同位置的振动量处理为振动波形并进行傅里叶变换，所得到振动波形的频域图中提取极频分量值，并将不同位置振动量的极频分量值进行积分，得到的不同位置的极频分量值的平均绝对值进行平均，得到定子铁芯的转频振动中间量。

信息采集处理单元，还具体用于将机组在不同工况工作时，采集到的转子不同位置的位移量处理为位移波形并进行傅里叶变换，所得到位移波形的频域图中提取位移分量值，将不同位置的位移量的位移分量值进行积分，得到的不同位置的位移分量值的平均绝对值进行平均，得到转子的中心偏移中间量。

将机组在不同工况工作时，采集到的发导不同位置的摆动量处理为摆度波形并进行傅里叶变换，所得到摆度波形的频域图中提取摆动分量值，将不同位置的摆动量的摆动分量值进行积分，得到的不同位置的摆动分量值的平均绝对值进行平均，得到发导的摆度中间量。

进一步地，计算单元，具体用于将机组的有功功率、工作水头数据及转频振动中间量作为坐标点作图于三维坐标系，通过曲面拟合得到第一聚合数据曲面；将机组的有功功率、工作水头数据及中心偏移中间量作为坐标点作图于三维坐标系，通过曲面拟合得到第二聚合数据曲面；将机组的有功功率、工作水头数据及摆度中间量作为坐标点作图于三维坐标系，通过曲面拟合得到第三聚合数据曲面；

在三维坐标系中，x轴为机组的有功功率，y轴为工作水头数据，当通过曲面拟合第一聚合数据曲面时，z轴为转频振动中间量，当通过曲面拟合第二聚合数据曲面时，z轴为中心偏移中间量，当通过曲面拟合第三聚合数据曲面时，z轴为摆度中间量。

进一步地，检测报警单元，具体用于基于第一聚合数据曲面、第二聚合数据曲面、第三聚合数据曲面，转频振动特征值、中心偏移特征值、摆度特征值和预设阈值，确定转子的检测状态；

若所述转子的检测状态是需要告警状态时，根据第一聚合数据曲面和最小二乘法得到的转频振动的缓变率，根据第二聚合数据曲面得到的中心偏移的缓变率，根据第三聚合数据曲面和最小二乘法得到的摆度的缓变率；

根据转频振动的缓变率、中心偏移的缓变率和摆度的缓变率、转频振动特征值、中心偏移特征值、摆度特征值和预设报警阈值，得到转子的中心偏移量预警值。

进一步地，检测报警单元，具体用于根据第一聚合数据曲面、转频振动特征值、第一振动阈值和第二振动阈值，得到转频振动状态值；

根据第二聚合数据曲面、中心偏移特征值、第一中心偏移阈值和第二中心偏移阈值，得到中心偏移状态值；

根第三聚合数据曲面、所述度特征值、第一摆度阈值和第二摆度阈值，得到摆度状态值；

当转频振动状态值和中心偏移状态值同时存在、或中心偏移状态值与摆度特征值同时存在时，转子的检测状态是需要告警状态；

否则，转子的检测状态是不需要告警状态。

进一步地，检测报警单元，还具体包括：

将所述第一聚合数据曲面通过最小二乘法进行曲线拟合，得到第一拟合曲线，对所述第一拟合曲线求导，得到所述转频振动的缓变率；

将所述第二聚合数据曲面通过最小二乘法进行曲线拟合，得到第二拟合曲线，对所述第二拟合曲线求导，得到所述中心偏移的缓变率；

将所述第三聚合数据曲面通过最小二乘法进行曲线拟合，得到第三拟合曲线，对所述第三拟合曲线求导，得到所述摆度的缓变率。

进一步地，根据所述转频振动的缓变率、所述转频振动的特征值、第一转频振动预设阈值和第二转频振动预设阈值，得到所述转频振动分别达到所述第一转频振动预设阈值的第一转频振动预警天数和所述第二转频振动预设阈值的第二转频振动预警天数；

根据所述中心偏移的缓变率、所述中心偏移的特征值、第一中心偏移预设阈值和第二中心偏移预设阈值，得到所述中心偏移分别达到所述第一中心偏移预设阈值的第一中心偏移预警天数和所述第二中心偏移预设阈值的第二中心偏移预警天数；

根据所述摆度的缓变率、所述摆度的特征值、第一摆度预设阈值和第二摆度预设阈值，得到所述摆度分别达到所述第一摆度预设阈值的第一摆度预警天数和所述第二摆度预设阈值的第二摆度预警天数；

根据所述第一转频振动预警天数、所述第二转频振动预警天数、所述第一中心偏移预警天数、所述第二中心偏移预警天数、所述第一摆度预警天数、所述第二摆度预警天数和加权和公式，得到所述转子的中心偏移量预警值。

特别的，本发明实施例中还提供了一种存储介质，存储有指令，当计算机读取指令时，使计算机执行上述各实施例中转子的中心偏移量检测方法的步骤。

本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述各实施例中的转子的中心偏移量检测方法的步骤。

以上，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种转子的中心偏移量检测方法，其特征在于，包括：

获取机组在不同工况工作时，定子铁芯的转频振动中间量、转子的中心偏移中间量和发导的摆度中间量；

将机组的不同工况数据及对应的所述转频振动中间量进行曲面拟合，得到有边界的第一聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点所述转频振动中间量和均值平滑算法，得到转频振动特征值；

将机组的不同工况数据及对应的所述中心偏移中间量进行曲面拟合，得到有边界的第二聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点所述中心偏移中间量和均值平滑算法，得到中心偏移特征值；

将机组的不同工况数据及对应的所述摆度中间量进行曲面拟合，得到有边界的第三聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点所述摆度中间量和均值平滑算法，得到摆度特征值；

根据所述第一聚合数据曲面、所述第二聚合数据曲面、所述第三聚合数据曲面、所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设阈值，确定所述转子的中心偏移量预警值。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述获取机组在不同工况工作时，定子铁芯的转频振动中间量、转子的中心偏移中间量和发导的摆度中间量，具体包括：

将机组在不同工况工作时，采集到的所述定子铁芯不同位置的振动量处理为振动波形并进行傅里叶变换，得到所述振动波形的频域图，从所述振动波形的频域图中提取极频分量值，并将所述不同位置的振动量的极频分量值进行积分，得到不同位置的极频分量值的平均绝对值，将所述不同位置的极频分量值的平均绝对值进行平均，得到所述定子铁芯的转频振动中间量；

将机组在不同工况工作时，采集到的所述转子不同位置的位移量处理为位移波形并进行傅里叶变换，得到所述位移波形的频域图，从所述位移波形的频域图中提取位移分量值，将所述不同位置的位移量的位移分量值进行积分，得到不同位置的位移分量值的平均绝对值，将所述不同位置的位移分量值的平均绝对值进行平均，得到所述转子的中心偏移中间量；

将机组在不同工况工作时，采集到的所述发导不同位置的摆动量处理为摆度波形并进行傅里叶变换，所得到所述摆度波形的频域图，从所述摆度波形的频域图中提取摆动分量值，将所述不同位置的摆动量的摆动分量值进行积分，得到不同位置的摆动分量值的平均绝对值，将不同位置的摆动分量值的平均绝对值进行平均，得到所述发导的摆度中间量。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述将机组的不同工况数据及对应的所述转频振动中间量进行曲面拟合，得到有边界的第一聚合数据曲面、将机组的不同工况数据及对应的所述中心偏移中间量进行曲面拟合，得到有边界的第二聚合数据曲面、将机组的不同工况数据及对应的所述摆度中间量进行曲面拟合，得到有边界的第三聚合数据曲面，具体包括：

将机组的有功功率、工作水头数据及所述转频振动中间量作为坐标点作图于三维坐标系，通过曲面拟合得到第一聚合数据曲面；

将机组的有功功率、工作水头数据及所述中心偏移中间量作为坐标点作图于三维坐标系，通过曲面拟合得到第二聚合数据曲面；

将机组的有功功率、工作水头数据及所述摆度中间量作为坐标点作图于三维坐标系，通过曲面拟合得到第三聚合数据曲面；

在所述三维坐标系中，x轴为所述机组的有功功率，y轴为所述工作水头数据，当通过曲面拟合所述第一聚合数据曲面时，z轴为所述转频振动中间量，当通过曲面拟合所述第二聚合数据曲面时，z轴为所述中心偏移中间量，当通过曲面拟合所述第三聚合数据曲面时，z轴为所述摆度中间量。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，根据所述第一聚合数据曲面、所述第二聚合数据曲面、所述第三聚合数据曲面、所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设阈值，确定所述转子的中心偏移量预警值，具体包括：

基于所述第一聚合数据曲面、所述第二聚合数据曲面、所述第三聚合数据曲面，所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设阈值，确定所述转子的检测状态；

若所述转子的检测状态是需要告警状态时，根据所述第一聚合数据曲面和最小二乘法得到转频振动的缓变率，根据所述第二聚合数据曲面和最小二乘法得到中心偏移的缓变率，根据所述第三聚合数据曲面和最小二乘法得到摆度的缓变率；

根据所述转频振动的缓变率、所述中心偏移的缓变率和所述摆度的缓变率、所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设报警阈值，得到所述转子的中心偏移量预警值。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，基于所述第一聚合数据曲面、所述第二聚合数据曲面、所述第三聚合数据曲面、所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设阈值，确定所述转子的检测状态，具体包括：

根据所述第一聚合数据曲面、所述转频振动特征值、第一振动阈值和第二振动阈值，得到转频振动状态值；

根据所述第二聚合数据曲面、所述中心偏移特征值、第一中心偏移阈值和第二中心偏移阈值，得到中心偏移状态值；

根据所述第三聚合数据曲面、所述摆度特征值、第一摆度阈值和第二摆度阈值，得到摆度状态值；

当所述转频振动状态值和所述中心偏移状态值同时存在、或所述中心偏移状态值与所述摆度状态值同时存在时，所述转子的检测状态是需要告警状态；

否则，所述转子的检测状态是不需要告警状态。

6.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，根据所述第一聚合数据曲面和最小二乘法得到转频振动的缓变率，根据所述第二聚合数据曲面和最小二乘法得到中心偏移的缓变率，根据所述第三聚合数据曲面和最小二乘法得到摆度的缓变率，具体包括：

将所述第一聚合数据曲面通过最小二乘法进行曲线拟合，得到第一拟合曲线，对所述第一拟合曲线求导，得到所述转频振动的缓变率；

将所述第二聚合数据曲面通过最小二乘法进行曲线拟合，得到第二拟合曲线，对所述第二拟合曲线求导，得到所述中心偏移的缓变率；

将所述第三聚合数据曲面通过最小二乘法进行曲线拟合，得到第三拟合曲线，对所述第三拟合曲线求导，得到所述摆度的缓变率。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的检测方法，其特征在于，根据所述转频振动的缓变率、所述中心偏移的缓变率和所述摆度的缓变率、所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设报警阈值，得到所述转子的中心偏移量预警值，具体包括：

根据所述转频振动的缓变率、所述转频振动特征值、第一转频振动预设阈值和第二转频振动预设阈值，得到所述转频振动分别达到所述第一转频振动预设阈值的第一转频振动预警天数和所述第二转频振动预设阈值的第二转频振动预警天数；

根据所述中心偏移的缓变率、所述中心偏移特征值、第一中心偏移预设阈值和第二中心偏移预设阈值，得到所述中心偏移分别达到所述第一中心偏移预设阈值的第一中心偏移预警天数和所述第二中心偏移预设阈值的第二中心偏移预警天数；

根据所述摆度的缓变率、所述摆度特征值、第一摆度预设阈值和第二摆度预设阈值，得到所述摆度分别达到所述第一摆度预设阈值的第一摆度预警天数和所述第二摆度预设阈值的第二摆度预警天数；

根据所述第一转频振动预警天数、所述第二转频振动预警天数、所述第一中心偏移预警天数、所述第二中心偏移预警天数、所述第一摆度预警天数、所述第二摆度预警天数和加权和公式，得到所述转子的中心偏移量预警值。

8.一种转子的中心偏移量检测装置，其特征在于，包括：

信息采集单元，用于获取机组在不同工况工作时，定子铁芯的转频振动中间量、转子的中心偏移中间量和发导的摆度中间量；

计算单元，用于将机组的不同工况数据及对应的所述转频振动中间量进行曲面拟合，得到有边界的第一聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点所述转频振动中间量和均值平滑算法，得到转频振动特征值；

所述计算单元，还用于将机组的不同工况数据及对应的所述中心偏移中间量进行曲面拟合，得到有边界的第二聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点所述中心偏移中间量和均值平滑算法，得到中心偏移特征值；

所述计算单元，还用于将机组的不同工况数据及对应的所述摆度中间量进行曲面拟合，得到有边界的第三聚合数据曲面，并根据获取到的当前时间点所述摆度中间量和均值平滑算法，得到摆度特征值；

检测报警单元，用于根据所述第一聚合数据曲面、所述第二聚合数据曲面、所述第三聚合数据曲面、所述转频振动特征值、所述中心偏移特征值、所述摆度特征值和预设阈值，确定所述转子的中心偏移量预警值。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如权利要求1至7中任一项所述的转子的中心偏移量检测方法。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的转子的中心偏移量检测方法。

Images