CN111521397A - 一种基于轴瓦温度变化实时检测轴瓦间隙不均匀的方法 - Google Patents

一种基于轴瓦温度变化实时检测轴瓦间隙不均匀的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于轴瓦温度变化实时检测轴瓦间隙不均匀的方法，包括下列步骤：1）设定水轮发电机组运行时允许的各轴瓦温度值；2）在线获取各轴瓦温度值；3）计算各相邻轴瓦间的温度偏差值；4）计算轴瓦平均温度值；5）计算离散度；6）找出最大温度值；7）比较并检测出轴瓦间隙不均匀故障；8）制定检修、处理措施，并在检修时对松动轴瓦准确进行调整。可及时检测出水轮发电机组存在轴瓦间隙不均匀故障，故障数量多少及具体位置，并在检修时准确对该轴瓦进行调整，省时省力，大大缩短检修工期，节约检修成本，延长设备使用寿命。

Description

一种基于轴瓦温度变化实时检测轴瓦间隙不均匀的方法
技术领域
本发明涉及一种轴瓦间隙不均匀故障检测方法，尤其是一种基于轴瓦温度偏差检测轴瓦间隙不均匀故障的方法，属于发电机故障检测技术领域。
背景技术
水轮发电机导轴承轴瓦间隙的调整，一般只有在机组检修时才能进行，轴瓦间隙调整的是否合适，以及机组在长期运行过程中，是否会因为轴瓦松动、轴瓦与轴承之间的间隙逐步增大，而影响运行机组的振动、摆度、瓦温等重要的安全、稳定指标，同时各轴瓦所受径向力大小不一，致使长期受力大的轴瓦，因疲劳损伤度的加大而降低设备使用寿命。因此，对轴瓦间隙发生变化的监测显得尤其重要。目前轴瓦间隙测量主要有：1)通过水轮发电机组的A、B级大修后的盘车数据，分析判断轴瓦是否存在间隙不匀；2)C、D级检修时直接对轴瓦间隙进行测量。但不论是依据盘车数据、还是轴瓦间隙的实际测量，对轴瓦间隙进行的调整，均存在一次成型的弊端。另外在实际生产中，轴瓦间隙调整及测量误差会导致间隙不均匀，同时机组实际运行中轴瓦支撑松动也会导致间隙不均匀。目前对运行机组轴瓦间隙缺乏有效的直接监测，仅通过摆度变化趋势来间接反映或人工分析，但是个别轴瓦支撑松动导致的轴瓦间隙变大，是不能通过轴承摆度反映出来的。因而不能实时有效地对轴瓦间隙进行实时监测，只能通过人工定期对监测数据进行分析，根据计划检修在下一次检修时对轴瓦间隙进行实际测量，并依据测量结果作出调整。由此可知，机组运行时，轴瓦间隙的检测目前仅能通过水轮发电机组轴承的摆度变化来间接反映，不能直接进行轴瓦间隙的检测。因此，有必要对现有技术加以改进。
发明内容
为了准确地判断轴瓦间隙是否发生变化，避免因轴瓦间隙增大而增加设备疲劳损伤度、降低设备使用寿命，本发明提供一种基于轴瓦温度变化实时检测轴瓦间隙不均匀的方法。
通过轴瓦温度的变化趋势，检测轴瓦间隙的不均匀，以便提前制定检修处理措施，缩短检修工期，节约检修成本，延长设备使用寿命。
本发明通过下列技术方案实现：一种基于轴瓦温度变化实时检测轴瓦间隙不均匀的方法，其特征在于包括下列步骤：
(1)设定水轮发电机组运行时允许的各轴瓦正常温度值为T正，相邻轴瓦间的温度偏差值为T偏，轴瓦最大温度值为T最大，离散度小于6；
(2)通过水轮发电机组现有的温度传感器及其相连的计算机，获取各个轴瓦温度值；
(3)根据步骤(2)获取的各个轴瓦温度值，按下式计算各相邻轴瓦间的温度偏差值：
t1＝|T2-T1|
t2＝|T3-T2|
t3＝|T4-T3|
…
tn-1＝|Tn-Tn-1|
tn＝＝|T1-Tn|
其中：
T1至Tn表示计算机获取的1到n号轴瓦温度；
t1＝|T2-T1|表示1-2号轴瓦的温度差绝对值；
t2＝|T3-T2|表示2-3号轴瓦的温度差绝对值；
…
Tn-1＝|Tn-Tn-1|表示(n-1)—n号轴瓦的温度差绝对值；
tn＝|T1-Tn|表示1-n号轴瓦的温度差绝对值；
取最大温度差绝对值作为监视量；
(4)根据步骤(2)获取的各个轴瓦温度值，按下式计算轴瓦平均温度值：
Figure BDA0002517297050000031
式中，
Figure BDA0002517297050000032
表示各轴瓦的温度平均值，Ti表示对应号的轴瓦温度；
(5)根据步骤(2)获取的各个轴瓦温度，按下式计算离散度：
Figure BDA0002517297050000033
式中，δT即离散度，是实测轴瓦温度与设计轴瓦标准温度的偏差值；Ti是步骤(2)获取的对应号轴瓦温度值，
Figure BDA0002517297050000034
是对应各轴瓦的温度平均值；
(6)根据步骤(2)获取的各个轴瓦温度，找出最大温度值；
(7)根据步骤(2)-(6)获取的、计算的数据及步骤(1)的设定数值进行下列比较：
由步骤(2)获取的各个轴瓦温度值>设定轴瓦温度值T正
由步骤(2)获取的最大温度值>设定最大温度值T最大
由步骤(3)得到的相邻轴瓦间的温度偏差值tn>设定温度偏差值T偏
由步骤(4)得到的平均温度值
Figure BDA0002517297050000041
接近或等于设定最大温度值T最大
检测出：
71)该水轮发电机组存在轴瓦间隙不均匀故障，且离散度小于设定的离散度6时：轴瓦间隙不均匀数量少；离散度大于设定的离散度6时：轴瓦间隙不均匀数量多；
72)相邻轴瓦间的温度偏差值tn最大的轴瓦之间存在轴瓦松动故障；
(8)根据步骤(7)的检测结果，制定检修、处理措施，以便在检修时对松动轴瓦准确进行调整。
本发明的原理：水轮发电机导轴瓦均匀分布在大轴四周，通过固定轴瓦对机组运行时轴承摆度起到限制作用。各轴瓦与轴承之间的间隙均匀的，各轴瓦在承受轴承旋转的径向力理论上大小一样。当轴瓦间隙不匀时，或者机组在运行过程中个别轴瓦支撑松动时，会导致离轴承远的轴瓦受力减小，受力小的温度减小；离轴承近的轴瓦受力增大，受力大的轴瓦温度升高，且相邻轴瓦温度之间产生较大的瓦温偏差；当温度偏差及瓦温最大值大于机组允许的运行值时，可判断为机组轴瓦间隙不均故障。当各轴瓦间隙不均匀的数量越多，发生瓦温偏差的数量也越多，瓦温的离散度也就越大。
本发明具有下列优点和效果：机组运行时，水轮发电机轴瓦都是在密闭的油槽内，因此运行人员日常巡检无法发现轴瓦间隙不匀故障。采用上述方案，不仅可及时检测出水轮发电机组存在轴瓦间隙不均匀故障，而且还可检测出轴瓦间隙不均匀故障数量多还是少，更重要的是可准确检测到具体轴瓦因存在间隙有可能松动等，以便在检修前做好轴瓦间隙调整方案，合理制定检修工期，并在检修时能够准确对该轴瓦进行调整，省时省力，大大缩短检修工期，节约检修成本，延长设备使用寿命，对水电厂运行机组轴瓦间隙不匀分析有很好的意义及推广价值。
附图说明
图1为正常轴瓦与轴的断面结构示意图；
图2为非正常轴瓦与轴的断面结构示意图；
图3为检修前后轴瓦温度偏差曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
本实施例以糯扎渡电厂2019年3月，7号水轮发电机组运行情况为例进行的实际检测，该7号水轮发电机组的轴瓦共有14个，并按1-14的顺序编号，并均匀分布在轴的周围，包括下列步骤：
(1)设定水轮发电机组运行时允许的各轴瓦正常温度值为T正＝50℃，相邻轴瓦间的温度偏差值为T偏＝4℃，轴瓦最大温度值为T最大＝50℃，离散度小于6；
(2)通过7号水轮发电机组现有的温度传感器及其相连的计算机，获取14个轴瓦温度值，如下表上部分检修前水导轴瓦温度；
Figure BDA0002517297050000061
(3)根据步骤(2)获取的14个轴瓦温度值，按下式计算14个相邻轴瓦间的温度偏差值：
t1＝|T2-T1|
t2＝|T3-T2|
t3＝|T4-T3|
…
tn-1＝|Tn-Tn-1|
tn＝＝|T1-Tn|
其中：
T1至Tn表示1到n号计算机获取的轴瓦温度；
t1＝|T2-T1|表示1号-2号轴瓦的温度差绝对值；
t2＝|T3-T2|表示2号-3号轴瓦的温度差绝对值；
…
Tn-1＝|Tn-Tn-1|表示n-1号-n号轴瓦的温度差绝对值；
tn＝|T1-Tn|表示1号-n号轴瓦的温度差绝对值；
即t1至tn表示各轴瓦之间的瓦温偏差，tn越大表示对应轴瓦存在的轴瓦间隙越大；
根据上述计算，得到7号机组14个轴瓦的瓦温偏差数据如下表的上部分：
Figure BDA0002517297050000071
(4)根据步骤(2)获取的各个轴瓦温度值，按下式计算平均温度值：
Figure BDA0002517297050000072
式中，
Figure BDA0002517297050000073
表示各轴瓦的温度平均值，Ti表示对应号的轴瓦温度；
Figure BDA0002517297050000074
(5)根据步骤(2)获取的各个轴瓦温度，按下式计算离散度：
Figure BDA0002517297050000081
式中，δT即离散度，是实测轴瓦温度与设计轴瓦标准温度的偏差值；Ti是步骤(2)获取的对应号轴瓦温度值，
Figure BDA0002517297050000082
是对应号轴瓦的温度平均值；
Figure BDA0002517297050000083
(6)根据步骤(2)获取的各个轴瓦温度，找出最大温度值为51.1℃；
(7)根据步骤(2)-(6)获取的、计算的数据及步骤(1)的设定数值进行下列比较：
由步骤(2)获取的各个轴瓦温度值中，1、2、3、8、9、10、11、12、13号轴瓦温度均小于设定轴瓦温度值T正＝50℃，而4、5、6、7、14号轴瓦温度均大于设定轴瓦温度值T正＝50℃；
由步骤(2)获取的最大温度值52.2℃，大于设定的最大温度值T最大＝50℃；
由步骤(3)得到的相邻轴瓦间的温度偏差值tn，有t1＝3.5℃、t3＝3.5℃、与设定温度偏差值T偏＝4℃相近，忽略不计；而其中的13与14号、14与1号轴瓦的温度偏差分别为：t13＝8.3℃,t14＝9.9℃均远远大于其它轴瓦偏差及设定温度偏差值T偏＝4℃；
由步骤(4)得到的平均温度值
Figure BDA0002517297050000084
接近设定最大温度值T最大＝50℃；
检测出：
71)该水轮发电机组存在轴瓦间隙不均匀故障，且离散度＝3.22小于设定的离散度6，所检测的轴瓦间隙不均匀数量少，14块轴瓦中只有1号、13号、14号轴瓦存在间隙；
72)相邻轴瓦间的温度偏差值tn最大的是1、13、14号轴瓦，分别为：t13＝8.3、t14＝9.9，说明存在轴瓦松动问题；
(8)根据步骤(7)的检测结果，制定检修、处理措施，并于4月进行检修时，对1、13、14号轴瓦准确进行调整；
(9)检修调整后，再次从计算机获得检修后的14个轴瓦温度值，如下表下部分检修后水导轴瓦温度：
Figure BDA0002517297050000091
(10)再根据步骤(9)获取的14个轴瓦温度值，计算检修后的14个相邻轴瓦间的温度偏差值如下表的下部分：
Figure BDA0002517297050000101
(11)再根据步骤(9)获取的各个轴瓦温度值，计算检修后的轴瓦平均温度值：
Figure BDA0002517297050000102
(12)根据步骤(9)获取的各个轴瓦温度，计算检修后的离散度：
Figure BDA0002517297050000103
(13)检修后最大温度：49.2℃，轴瓦间的最大温度偏差为3.1℃，平均温度43.22摄氏度，均小于设定的允许最大温度T最大＝50℃和最大温度偏差T偏＝4℃，平均值也有所降低，说明已将检修前存在的1、13、14号轴瓦间隙不均问题调整过来，并且通过图3也可证明，检修后的温度偏差趋于平稳，且检修后的温度偏差为下降趋势，证明本发明检测有效、准确、可靠。

Claims (1)

1.一种基于轴瓦温度变化实时检测轴瓦间隙不均匀的方法，其特征在于包括下列步骤：
(1)设定水轮发电机组运行时允许的各轴瓦正常温度值为T正，相邻轴瓦间的温度偏差值为T偏，轴瓦最大温度值为T最大，离散度小于6；
(2)通过水轮发电机组现有的温度传感器及其相连的计算机，在线获取各个轴瓦温度值；
(3)根据步骤(2)获取的各个轴瓦温度值，按下式计算各相邻轴瓦间的温度偏差值：
t1＝|T2-T1|
t2＝|T3-T2|
t3＝|T4-T3|
…
tn-1＝|Tn-Tn-1|
tn＝＝|T1-Tn|
其中：
T1至Tn表示计算机获取的1到n号轴瓦温度；
t1＝|T2-T1|表示1-2号轴瓦的温度差绝对值；
t2＝|T3-T2|表示2-3号轴瓦的温度差绝对值；
…
Tn-1＝|Tn-Tn-1|表示(n-1)—n号轴瓦的温度差绝对值；
tn＝|T1-Tn|表示1-n号轴瓦的温度差绝对值；
取最大温度差绝对值作为监视量；
(4)根据步骤(2)获取的各个轴瓦温度值，按下式计算轴瓦平均温度值：
Figure FDA0002517297040000021
式中，
Figure FDA0002517297040000022
表示各轴瓦的温度平均值，Ti表示对应号的轴瓦温度；
(5)根据步骤(2)获取的各个轴瓦温度，按下式计算离散度：
Figure FDA0002517297040000023
式中，δT即离散度，是实测轴瓦温度与设计轴瓦标准温度的偏差值；Ti是步骤(2)获取的对应号轴瓦温度值，
Figure FDA0002517297040000024
是对应各轴瓦的温度平均值；
(6)根据步骤(2)获取的各个轴瓦温度，找出最大温度值；
(7)根据步骤(2)-(6)获取的、计算的数据及步骤(1)的设定数值进行下列比较：
由步骤(2)获取的各个轴瓦温度值>设定轴瓦温度值T正
由步骤(2)获取的最大温度值>设定最大温度值T最大
由步骤(3)得到的相邻轴瓦间的温度偏差值tn>设定温度偏差值T偏
由步骤(4)得到的平均温度值
Figure FDA0002517297040000025
接近或等于设定最大温度值T最大
检测出：
71)该水轮发电机组存在轴瓦间隙不均匀故障，且离散度小于设定的离散度6时：轴瓦间隙不均匀数量少；离散度大于设定的离散度6时：轴瓦间隙不均匀数量多；
72)相邻轴瓦间的温度偏差值tn最大的轴瓦之间存在轴瓦松动故障；
(8)根据步骤(7)的检测结果，制定检修、处理措施，以便在检修时对松动轴瓦准确进行调整。
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