CN113899572B - 一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法 - Google Patents

一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113899572B
CN113899572B CN202111095831.8A CN202111095831A CN113899572B CN 113899572 B CN113899572 B CN 113899572B CN 202111095831 A CN202111095831 A CN 202111095831A CN 113899572 B CN113899572 B CN 113899572B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing
unit
relative vibration
metal temperature
maximum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111095831.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113899572A (zh
Inventor
王乃斌
徐威
李国庆
俞卫新
王亚顺
刘岩
宋立远
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Clp Huachuang Power Technology Research Co ltd
Original Assignee
Clp Huachuang Power Technology Research Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Clp Huachuang Power Technology Research Co ltd filed Critical Clp Huachuang Power Technology Research Co ltd
Priority to CN202111095831.8A priority Critical patent/CN113899572B/zh
Publication of CN113899572A publication Critical patent/CN113899572A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113899572B publication Critical patent/CN113899572B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G01M99/005—Testing of complete machines, e.g. washing-machines or mobile phones

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，基于机组启动定速过程和带负荷稳定工作过程中各个轴承的工作参数进行失稳故障诊断，包括机组启动定速过程中的失稳故障诊断和机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断；工作参数包括：机组启动定速过程中各个轴承的相对振动和轴瓦金属温度，机组带负荷稳定工作过程中各个轴承的相对振动最大值和轴瓦金属温度最小值。与现有技术相比，本发明以热传递理论为依据，考虑轴承的轴瓦金属温度、轴瓦金属温度变化率以及轴承的相对振动变化率，简单直观，置信度高，操作简单，广泛适用于现场普通技术人员。

Description

一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法
技术领域
本发明涉及汽轮发电机组技术领域，尤其是涉及一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法。
背景技术
大型汽轮发电机组的转子具有多个滑动支撑轴承，由于基础沉降不均或其它因素均会引起轴承静态载荷发生变化，从而使系统阻尼降低。当作用在转子上的激振力扰动大于系统阻尼抑制时，容易产生转子失稳故障。
汽轮发电机组转子的失稳故障主要包括轻载导致的静挠度变大、汽流激振和油膜振荡三种类型，其诊断方法已比较成熟，但是，需要专业技术人员通过专业频谱分析仪器才能够进行诊断，如果不能够获得最原始的振动频谱数据，将会制约后续的分析诊断，进而影响机组检修质量。
发明内容
经过发明人的研究和分析，发现以轴承的轴瓦金属温度、轴瓦金属温度的变化率为依据，通过相对振动与轴瓦金属温度或其变化率的关联性，可有效识别热传递理论依据汽轮发电机组不同类型的失稳故障，所依据的热传递理论分析如下：
当前汽轮机普遍采用滑动支撑轴承，在汽轮机转子旋转过程中，润滑油流入到轴颈与轴瓦之间，起到润滑作用，将两者的表面分离开，防止与壁面直接碰摩。油膜受到壁面的剪切力的同时，会对轴颈产生摩擦阻力并产生摩擦热，这是汽轮机支撑轴承升温的主要热量来源，产生的热量H等于摩擦力矩M和汽轮机转速n的乘积。
H＝M×n
支撑轴承总的摩擦力矩M由润滑油粘性产生的摩擦力矩M0和载荷作用下产生的摩擦力矩M1两部分组成：
式中，f0表示与轴承设计和润滑油有关的系数，v表示润滑油粘度，n表示汽轮机转速，dm表示轴承座直径，f1表示与轴承结构和载荷有关的系数，p0表示轴承静态载荷，p1表示轴承动态载荷，c0表示轴承额定静态载荷。
当汽轮发电机组处于稳定运行状态时，润滑油的油温基本保持不变，由润滑油粘性产生的摩擦力矩M_0基本处于稳定状态，此时摩擦产生的热量H主要与轴承的静态载荷p_0和动态载荷p_1有关，而动态载荷p_1主要取决于转子自身的平衡精度和机组的进汽方式。对于非对称进汽机组，摩擦产生的热量H与轴承的静态载荷p_0、转子自身的平衡精度和机组的不对称进汽方式有关；对于对称进汽机组，摩擦产生的热量H与轴承的静态载荷p_0以及转子自身平衡精度有关。在汽轮发电机组转子发生失稳故障时，其对应支撑轴承的载荷降低，进而产生的摩擦热量H减少，所以表现为支撑轴承金属温度降低。
综上，对于对称进汽机组，无论是启机还是带负荷过程，其进汽是对称的，如果存在转子失稳故障，则由于静态载荷分部不均或其自身平衡精度问题，某处支撑轴承的载荷较轻，此处轴承的轴瓦金属温度会比较低，失稳故障在机组启动定速阶段即可表现出来。对于非对称进汽机组，如果存在转子失稳故障，在机组启动定速或者带负荷工作过程中都可能发生，在转子定速时，由于转子静态载荷分部不均、自身平衡精度问题或者不对称进汽量的改变对转子作用力的变化，使得转子载荷分部不均，某处轴承的载荷偏低，轴瓦温度偏低；而在带负荷过程中，阀门开度增大，进汽方式的影响较突出，失稳故障的特征可能会更加明显，此处轴承的轴瓦金属温度相对于机组定速启动过程中的轴瓦金属温度会出现一定幅度的下降。并且由于转子失稳问题，导致轴承的相对振动会变大。
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，以热传递理论为依据，考虑轴承的轴瓦金属温度、轴瓦金属温度变化率以及轴承的相对振动变化率，根据机组启动定速过程中各个轴承的轴瓦金属温度判断机组是否发生转子失稳故障，根据机组带负荷稳定工作过程中轴承的轴瓦金属温度最大变化率以及相对振动最大变化率判断机组是否发生转子失稳故障，简单直观，置信度高。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，基于机组启动定速过程和带负荷稳定工作过程中各个轴承的工作参数进行失稳故障诊断，包括机组启动定速过程中的失稳故障诊断和机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断；
所述工作参数包括：机组启动定速过程中各个轴承的相对振动和轴瓦金属温度，机组带负荷稳定工作过程中各个轴承的相对振动最大值和轴瓦金属温度最小值。
进一步的，机组启动定速过程中的失稳故障诊断具体为：
S1、获取机组启动定速过程中各个轴承的轴瓦金属温度；
S2、计算所有轴承的轴瓦金属温度的平均值
式中，i＝1、2、3、…、N，分别表示各个轴承的编号，Ti fir为机组启动定速过程中第i号轴承的轴瓦金属温度，N为机组中轴承的总数量；
S3、分别判断各个轴承的工作参数是否满足第一关系式，如果存在工作参数满足第一关系式的轴承，则汽轮发电机组转子存在失稳故障，标记工作参数满足第一关系式的轴承，否则，机组启动定速过程中的失稳故障诊断结束，所述第一关系式为：
式中，为N个轴承的轴瓦金属温度的平均值，Kp1为预设置的第一阈值。
进一步的，预设置的第一阈值Kp1的取值为10。
进一步的，还包括以下步骤：在机组停机后，对标记的轴承进行检修，调整这些轴承的轴系载荷，再次对机组进行失稳故障诊断，从而验证上次诊断的结果的准确性。
进一步的，各个轴承的相对振动包括X向相对振动和Y向相对振动；各个轴承的相对振动最大值包括X向相对振动最大值和Y向相对振动最大值。
进一步的，机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断具体为：
T1、获取机组启动定速过程中各个轴承在X向的相对振动和在Y向的相对振动；
T2、获取机组带负荷稳定工作过程中各个轴承在X向的相对振动最大值和Y向的相对振动最大值，获取机组带负荷稳定工作过程中各个轴承的轴瓦金属温度最小值；
T3、分别判断各个轴承是否满足第二关系式，如果存在满足第二关系式的轴承，则汽轮发电机组转子存在失稳故障，标记满足第二关系式的轴承，否则，机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断结束，所述第二关系式为：
式中，i＝1、2、3、…、N，分别表示各个轴承的编号，N为机组中轴承的总数量，Kp2为预设置的第二阈值，Kp3为预设置的第三阈值，Kp4为预设置的第四阈值；为第i号轴承的轴瓦金属温度最大变化率，/>为第i号轴承在X向的相对振动最大变化率，为第i号轴承在Y向的相对振动最大变化率，第i号轴承的轴瓦金属温度最大变化率/>的计算公式为：
式中，Ti fir为机组启动定速过程中第i号轴承的轴瓦金属温度，Ti min为机组带负荷稳定工作过程中第i号轴承的轴瓦金属温度最小值；
第i号轴承在X向的相对振动最大变化率的计算公式为：
式中，为机组启动定速过程中第i号轴承的X向相对振动，/>为机组带负荷稳定工作过程中第i号轴承的X向相对振动最大值；
第i号轴承在Y向的相对振动最大变化率的计算公式为：
式中，为机组启动定速过程中第i号轴承的Y向相对振动，/>为机组带负荷稳定工作过程中第i号轴承的Y向相对振动最大值。
进一步的，还包括以下步骤：在机组停机后，对标记的轴承进行检修，调整这些轴承的轴系载荷，再次对机组进行失稳故障诊断，从而验证上次诊断的结果的准确性。
进一步的，步骤T3包括以下步骤：
T31、分别计算各个轴承的振动变化幅值：
第i号轴承的振动变化幅值λi的计算公式为：
式中，max()为取最大值函数，表示第i号轴承的X向振动变化幅值，/>表示第i号轴承的Y向振动变化幅值；
T32、选择振动变化幅值最大、且未被标记的轴承，计算该轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率：
T33、判断该轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率是否满足第二关系式，若满足，则汽轮发电机组转子存在失稳故障，标记该轴承，执行步骤T32，否则，机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断结束。
进一步的，步骤T3具体为：
分别计算各个轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率，分别判断各个轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率是否满足第二关系式，如果存在满足第二关系式的轴承，则汽轮发电机组转子存在失稳故障，标记满足第二关系式的轴承，否则，机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断结束。
进一步的，预设置的第二阈值Kp2的取值为10％。
进一步的，预设置的第三阈值Kp3的取值为60％。
进一步的，预设置的第四阈值Kp4的取值为60％。
进一步的，机组启动定速过程中各个轴承的相对振动和轴瓦金属温度是指机组以额定转速稳定转动过程中各个轴承的相对振动和轴瓦金属温度，机组带负荷稳定工作过程中各个轴承的相对振动最大值和轴瓦金属温度最小值是指机组从无负荷至带负荷且稳定工作的过程中各个轴承的相对振动最大值和各个轴承的轴瓦金属温度最小值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)在机组启动定速过程和带负荷稳定工作过程中，基于各个轴承的工作参数进行简单的计算即可判断轴承是否存在失稳故障，诊断方法简单、直观，普通技术人员不需要掌握复杂的专业知识即可进行轴承的故障诊断。
(2)在机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断时，先计算机组的振动变化幅值，选择振动变化幅值最大的轴承，进而判断该轴承是否存在失稳故障，若存在，继续检查下一个振动变化幅值最大的轴承，若不存在，则不再判断其他轴承是否存在失稳故障，这样的判断过程减少了计算量，在面对数量众多的轴承时，不需要对每个轴承都计算轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率等，缩短了诊断时间，能快速找到存在失稳故障的轴承。
(3)在机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断时，在不追求诊断速度的前提下，分别计算各个轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率等，能避免漏检，确保每一个轴承都进行了判断，不会遗漏存在失稳故障的轴承，更加可靠。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为实施例1中1000MW机组的轴系支撑简图；
图3为实施例2中600MW机组的轴系支撑简图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
热传递理论分析如下：
当前汽轮机普遍采用滑动支撑轴承，在汽轮机转子旋转过程中，润滑油流入到轴颈与轴瓦之间，起到润滑作用，将两者的表面分离开，防止与壁面直接碰摩。油膜受到壁面的剪切力的同时，会对轴颈产生摩擦阻力并产生摩擦热，这是汽轮机支撑轴承升温的主要热量来源，产生的热量H等于摩擦力矩M和汽轮机转速n的乘积。
H＝M×n
支撑轴承总的摩擦力矩M由润滑油粘性产生的摩擦力矩M0和载荷作用下产生的摩擦力矩M1两部分组成：
式中，f0表示与轴承设计和润滑油有关的系数，v表示润滑油粘度，n表示汽轮机转速，dm表示轴承座直径，f1表示与轴承结构和载荷有关的系数，p0表示轴承静态载荷，p1表示轴承动态载荷，c0表示轴承额定静态载荷。
当汽轮发电机组处于稳定运行状态时，润滑油的油温基本保持不变，由润滑油粘性产生的摩擦力矩M_0基本处于稳定状态，此时摩擦产生的热量H主要与轴承的静态载荷p_0和动态载荷p_1有关，而动态载荷p_1主要取决于转子自身的平衡精度和机组的进汽方式。对于非对称进汽机组，摩擦产生的热量H与轴承的静态载荷p_0、转子自身的平衡精度和机组的不对称进汽方式有关；对于对称进汽机组，摩擦产生的热量H与轴承的静态载荷p_0以及转子自身平衡精度有关。在汽轮发电机组转子发生失稳故障时，其对应支撑轴承的载荷降低，进而产生的摩擦热量H减少，所以表现为支撑轴承金属温度降低。
综上，对于对称进汽机组，无论是启机还是带负荷过程，其进汽是对称的，如果存在转子失稳故障，则由于静态载荷分部不均或其自身平衡精度问题，某处支撑轴承的载荷较轻，此处轴承的轴瓦金属温度会比较低，失稳故障在机组启动定速阶段即可表现出来。对于非对称进汽机组，如果存在转子失稳故障，在机组启动定速或者带负荷工作过程中都可能发生，在转子定速时，由于转子静态载荷分部不均、自身平衡精度问题或者不对称进汽量的改变对转子作用力的变化，使得转子载荷分部不均，某处轴承的载荷偏低，轴瓦温度偏低；而在带负荷过程中，阀门开度增大，进汽方式的影响较突出，失稳故障的特征可能会更加明显，此处轴承的轴瓦金属温度相对于机组定速启动过程中的轴瓦金属温度会出现一定幅度的下降。并且由于转子失稳问题，导致轴承的相对振动会变大。
本申请所提供的故障检测方法，不需要额外对机组进行开关机，只需要在机组开机过程中，记录启动定速和带负荷稳定工作过程中测量各个轴承的工作参数即可，考虑到机组停机开机耗费的时长，以及机组的工作需要，本实施例中在检测到存在转子失稳故障后，如图1所示，暂不停机，机组继续工作，当机组完成工作停机后再对轴承进行检修。当然，如果发现转子失稳故障较严重，影响了机组的安全工作，也可以令机组停机，对轴承检修完成后，机组再重新开机。
一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，如图1所示，基于机组启动定速过程和带负荷稳定工作过程中各个轴承的工作参数进行失稳故障诊断，包括机组启动定速过程中的失稳故障诊断和机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断；
所基于的工作参数包括：机组启动定速过程中各个轴承的相对振动和轴瓦金属温度，机组带负荷稳定工作过程中各个轴承的相对振动最大值和轴瓦金属温度最小值。
其中，机组启动定速过程中各个轴承的相对振动和轴瓦金属温度是指机组以额定转速稳定转动过程中各个轴承的相对振动和轴瓦金属温度，机组带负荷稳定工作过程中各个轴承的相对振动最大值和轴瓦金属温度最小值是指机组从无负荷至带负荷且稳定工作的过程中各个轴承的相对振动最大值和轴瓦金属温度最小值。
其中，机组启动定速过程中的失稳故障诊断具体为：
S1、获取机组启动定速过程中各个轴承的轴瓦金属温度；
S2、计算所有轴承的轴瓦金属温度的平均值
式中，i＝1、2、3、…、N，分别表示各个轴承的编号，Ti fir为机组启动定速过程中第i号轴承的轴瓦金属温度，N为机组中轴承的总数量；
S3、分别判断各个轴承的工作参数是否满足第一关系式，如果存在工作参数满足第一关系式的轴承，则汽轮发电机组转子存在失稳故障，标记工作参数满足第一关系式的轴承，否则，机组启动定速过程中的失稳故障诊断结束，所述第一关系式为：
式中，为N个轴承的轴瓦金属温度的平均值，Kp1为预设置的第一阈值；
还包括以下步骤：在机组停机后，对标记的轴承进行检修，调整这些轴承的轴系载荷，再次对机组进行失稳故障诊断，从而验证上次诊断的结果的准确性。
各个轴承的相对振动包括X向相对振动和Y向相对振动；各个轴承的相对振动最大值包括X向相对振动最大值和Y向相对振动最大值。
其中，机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断具体为：
T1、获取机组启动定速过程中各个轴承在X向的相对振动和在Y向的相对振动；
T2、获取机组带负荷稳定工作过程中各个轴承在X向的相对振动最大值和Y向的相对振动最大值，获取机组带负荷稳定工作过程中各个轴承的轴瓦金属温度最小值；
T3、分别判断各个轴承是否满足第二关系式，如果存在满足第二关系式的轴承，则汽轮发电机组转子存在失稳故障，标记满足第二关系式的轴承，否则，机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断结束，所述第二关系式为：
式中，i＝1、2、3、…、N，分别表示各个轴承的编号，N为机组中轴承的总数量，Kp2为预设置的第二阈值，Kp3为预设置的第三阈值，Kp4为预设置的第四阈值；为第i号轴承的轴瓦金属温度最大变化率，/>为第i号轴承在X向的相对振动最大变化率，为第i号轴承在Y向的相对振动最大变化率，第i号轴承的轴瓦金属温度最大变化率/>的计算公式为：
式中，Ti fir为机组启动定速过程中第i号轴承的轴瓦金属温度，Ti min为机组带负荷稳定工作过程中第i号轴承的轴瓦金属温度最小值；
第i号轴承在X向的相对振动最大变化率的计算公式为：
式中，为机组启动定速过程中第i号轴承的X向相对振动，/>为机组带负荷稳定工作过程中第i号轴承的X向相对振动最大值；
第i号轴承在Y向的相对振动最大变化率的计算公式为：
式中，为机组启动定速过程中第i号轴承的Y向相对振动，/>为机组带负荷稳定工作过程中第i号轴承的Y向相对振动最大值。
还包括以下步骤：在机组停机后，对标记的轴承进行检修，调整这些轴承的轴系载荷，再次对机组进行失稳故障诊断，从而验证上次诊断的结果的准确性。
本实施例中，步骤T3包括以下步骤：
T31、分别计算各个轴承的振动变化幅值：
第i号轴承的振动变化幅值λi的计算公式为：
式中，max()为取最大值函数，表示第i号轴承的X向振动变化幅值，/>表示第i号轴承的Y向振动变化幅值；
T32、选择振动变化幅值最大、且未被标记的轴承，计算该轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率：
T33、判断该轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率是否满足第二关系式，若满足，则汽轮发电机组转子存在失稳故障，标记该轴承，执行步骤T32，否则，机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断结束。
将本申请应用于某电厂1000MW机组轴系振动超标原因诊断，该机组的轴系结构如图2所示，机组的额定转速为3000r/min，将机组按照3000r/min的转速启动，且不带负荷，待机组转速稳定后，各个轴承的轴瓦金属温度也基本不再发生改变，记录各个轴承的轴瓦金属温度和X向相对振动、Y向相对振动。
再将机组带负荷工作，带负荷后各个轴承的轴瓦金属温度会发生改变，待机组工作稳定后，各个轴承的轴瓦金属温度也达到了稳定，记录在这个变化过程中各个轴承的轴瓦金属温度最小值、X向相对振动最大值和Y向相对振动最大值，获取的工作参数如下表所示：
表1 1000MW机组的工作参数
在机组启动定速过程中的失稳故障诊断中，计算得到8个轴承的轴瓦金属温度的平均值：用/>分别减去各个轴承的轴瓦金属温度，本实施例中，第一阈值Kp1取10，在其他实施方式中，可以根据经验、实际情况设置第一阈值的取值。发现第8号轴承满足第一关系式：76.37-62＝14.37>10，说明机组存在转子失稳故障，因此第8号轴承的轴系载荷需要进行调整，标记第8号轴承。
机组不停机，继续带负荷工作，在机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断中，计算各个轴承的振动变化幅值，发现除了已标记的第8号轴承外，第7号轴承的振动变化幅值最大，因此计算第7号轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率：
本实施例中，第二阈值Kp2的取值为10％，第三阈值Kp3的取值为60％，第四阈值Kp4的取值为60％，在其他实施方式中，可以根据经验、实际情况设置第二阈值、第三阈值和第四阈值的取值。发现第7号轴承不满足第二关系式，说明在机组工作过程中，转子失稳故障没有进一步发散，结束故障诊断，这样大大减少了计算量，缩短了诊断时间。
当机组完成工作停机后，对轴承进行检修，调整第8号轴承的载荷，调整完成后机组再次开机工作，此次记录的工作参数如下：
表2调整后1000MW机组的工作参数
经过调整后，机组再次启动工作，在机组启动定速过程中的失稳故障诊断中，8个轴承的轴瓦金属温度的平均值为发现各个轴承的轴瓦金属温度均不满足第一关系式，其中第8号轴承：78.5-72＝6.5<10，因此没有发现机组存在转子失稳故障；
机组继续带负荷工作，同样，在机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断中，发现第2号轴承的振动变化幅值最大，计算第2号轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率：
发现第2号轴承也不满足第二关系式，说明上次诊断的结论是正确的，对第8号轴承进行载荷调整后，此次机组工作时，该汽轮发电机组转子已不存在失稳故障。
实施例2
本实施例与实施例1的不同点在于机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断中分别计算各个轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率是否满足第二关系式，而不是根据振动变化幅值依次进行判断，可靠性更高，能避免漏检。本实施例中，步骤T3具体为：
分别计算各个轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率，分别判断各个轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率是否满足第二关系式，如果存在满足第二关系式的轴承，则汽轮发电机组转子存在失稳故障，标记满足第二关系式的轴承，否则，机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断结束。
将本申请应用于某电厂600MW机组轴系振动超标原因诊断，该机组的轴系结构如图3所示，机组的额定转速为3000r/min，将机组按照3000r/min的转速启动，且不带负荷，待机组转速稳定后，各个轴承的轴瓦金属温度也基本不再发生改变，记录各个轴承的轴瓦金属温度和X向相对振动、Y向相对振动。
再将机组带负荷工作，带负荷后各个轴承的轴瓦金属温度会发生改变，待机组工作稳定后，各个轴承的轴瓦金属温度也达到了稳定，记录在这个变化过程中各个轴承的轴瓦金属温度最小值、X向相对振动最大值和Y向相对振动最大值，获取的工作参数如下表所示：
表3 600MW机组的工作参数
在机组启动定速过程中的失稳故障诊断中，计算得到8个轴承的轴瓦金属温度的平均值：用/>分别减去各个轴承的轴瓦金属温度，本实施例中，第一阈值Kp1取10，发现各个轴承均不满足第一关系式，可知，该机组在定速初期各轴承温度比较合理，不存在失稳故障。
机组不停机，继续带负荷工作，在机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断中，计算各个轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率，再分别判断各个轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率是否满足第二关系式，经过依次判断后，发现第2号轴承满足第二关系式：
第2号轴承满足第二关系式，说明在机组工作过程中发生了失稳故障。
当机组完成工作停机后，对轴承进行检修，调整第2号轴承的载荷，调整完成后机组再次开机工作，此次记录的工作参数如下：
表4调整后600MW机组的工作参数
经过调整后，机组再次启动工作，在机组启动定速过程中的失稳故障诊断中，8个轴承的轴瓦金属温度的平均值为发现各个轴承的轴瓦金属温度均不满足第一关系式，如第5号轴承：75.88-70＝8.5<10，机组不存在失稳故障；
机组继续带负荷工作，同样，在机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断中，计算各个轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率，再分别判断各个轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率是否满足第二关系式，经过依次判断后，发现各个轴承均不满足第二关系式，其中，第2号轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率为：
发现第2号轴承不满足第二关系式，说明上次诊断的结论是准确的，经过检修后，调整了第2号轴承的载荷，此次工作时，该汽轮发电机组转子已不存在失稳故障。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，其特征在于，基于机组启动定速过程和带负荷稳定工作过程中各个轴承的工作参数进行失稳故障诊断，包括机组启动定速过程中的失稳故障诊断和机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断；
所述工作参数包括：机组启动定速过程中各个轴承的相对振动和轴瓦金属温度，机组带负荷稳定工作过程中各个轴承的相对振动最大值和轴瓦金属温度最小值；
机组启动定速过程中的失稳故障诊断具体为：
S1、获取机组启动定速过程中各个轴承的轴瓦金属温度；
S2、计算所有轴承的轴瓦金属温度的平均值
式中，i＝1、2、3、…、N，分别表示各个轴承的编号，为机组启动定速过程中第i号轴承的轴瓦金属温度，N为机组中轴承的总数量；
S3、分别判断各个轴承的工作参数是否满足第一关系式，如果存在工作参数满足第一关系式的轴承，则汽轮发电机组转子存在失稳故障，标记工作参数满足第一关系式的轴承，否则，机组启动定速过程中的失稳故障诊断结束，所述第一关系式为：
式中，为N个轴承的轴瓦金属温度的平均值，Kp1为预设置的第一阈值；
机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断具体为：
T1、获取机组启动定速过程中各个轴承在X向的相对振动和在Y向的相对振动；
T2、获取机组带负荷稳定工作过程中各个轴承在X向的相对振动最大值和Y向的相对振动最大值，获取机组带负荷稳定工作过程中各个轴承的轴瓦金属温度最小值；
T3、分别判断各个轴承是否满足第二关系式，如果存在满足第二关系式的轴承，则汽轮发电机组转子存在失稳故障，标记满足第二关系式的轴承，否则，机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断结束，所述第二关系式为：
式中，i＝1、2、3、…、N，分别表示各个轴承的编号，N为机组中轴承的总数量，Kp2为预设置的第二阈值，Kp3为预设置的第三阈值，Kp4为预设置的第四阈值；为第i号轴承的轴瓦金属温度最大变化率，/>为第i号轴承在X向的相对振动最大变化率，/>为第i号轴承在Y向的相对振动最大变化率，第i号轴承的轴瓦金属温度最大变化率/>的计算公式为：
式中，为机组启动定速过程中第i号轴承的轴瓦金属温度，/>为机组带负荷稳定工作过程中第i号轴承的轴瓦金属温度最小值；
第i号轴承在X向的相对振动最大变化率的计算公式为：
式中，为机组启动定速过程中第i号轴承的X向相对振动，/>为机组带负荷稳定工作过程中第i号轴承的X向相对振动最大值；
第i号轴承在Y向的相对振动最大变化率的计算公式为：
式中，为机组启动定速过程中第i号轴承的Y向相对振动，/>为机组带负荷稳定工作过程中第i号轴承的Y向相对振动最大值。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，其特征在于，预设置的第一阈值Kp1的取值为10。
3.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，其特征在于，各个轴承的相对振动包括X向相对振动和Y向相对振动；各个轴承的相对振动最大值包括X向相对振动最大值和Y向相对振动最大值。
4.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，其特征在于，步骤T3包括以下步骤：
T31、分别计算各个轴承的振动变化幅值：
第i号轴承的振动变化幅值λi的计算公式为：
式中，max()为取最大值函数，表示第i号轴承的X向振动变化幅值，/>表示第i号轴承的Y向振动变化幅值；
T32、选择振动变化幅值最大、且未被标记的轴承，计算该轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率：
T33、判断该轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率是否满足第二关系式，若满足，则汽轮发电机组转子存在失稳故障，标记该轴承，执行步骤T32，否则，机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断结束。
5.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，其特征在于，步骤T3具体为：
分别计算各个轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率，分别判断各个轴承的轴瓦金属温度最大变化率、X向相对振动最大变化率和Y向相对振动最大变化率是否满足第二关系式，如果存在满足第二关系式的轴承，则汽轮发电机组转子存在失稳故障，标记满足第二关系式的轴承，否则，机组带负荷稳定工作过程中的失稳故障诊断结束。
6.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，其特征在于，预设置的第二阈值Kp2的取值为10％。
7.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，其特征在于，预设置的第三阈值Kp3的取值为60％。
8.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法，其特征在于，预设置的第四阈值Kp4的取值为60％。
CN202111095831.8A 2021-09-18 2021-09-18 一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法 Active CN113899572B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111095831.8A CN113899572B (zh) 2021-09-18 2021-09-18 一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111095831.8A CN113899572B (zh) 2021-09-18 2021-09-18 一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113899572A CN113899572A (zh) 2022-01-07
CN113899572B true CN113899572B (zh) 2024-04-05

Family

ID=79028633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111095831.8A Active CN113899572B (zh) 2021-09-18 2021-09-18 一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113899572B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102096771A (zh) * 2011-01-24 2011-06-15 华北电力大学 汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法
CN102519743A (zh) * 2011-12-01 2012-06-27 北京工业大学 基于无线传感器网络的矿用通风机运行状态监测预警方法
CN104568442A (zh) * 2015-01-27 2015-04-29 贵州电力试验研究院 一种大功率汽轮发电机组轴承静态标高的调整方法
WO2015076435A1 (ko) * 2013-11-22 2015-05-28 이선휘 진동 특성을 이용한 설비의 결함 진단 방법
CN108981796A (zh) * 2018-06-06 2018-12-11 江苏大学 一种五位一体水力机械故障诊断方法
CN109612722A (zh) * 2018-12-12 2019-04-12 北京振测智控科技有限公司 一种汽轮发电机组轴承不对中故障的诊断和调整方法
EA201900285A1 (ru) * 2019-04-19 2020-10-30 Акционерное общество "РОТЕК" (АО "РОТЕК") Способ автоматической оценки с ранжированием причин износа подшипниковых узлов роторных агрегатов
WO2021143128A1 (zh) * 2020-01-16 2021-07-22 佛山科学技术学院 一种基于深度学习的轴承状态识别方法及系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102096771A (zh) * 2011-01-24 2011-06-15 华北电力大学 汽轮发电机组轴承瓦温变化趋势实时分析方法
CN102519743A (zh) * 2011-12-01 2012-06-27 北京工业大学 基于无线传感器网络的矿用通风机运行状态监测预警方法
WO2015076435A1 (ko) * 2013-11-22 2015-05-28 이선휘 진동 특성을 이용한 설비의 결함 진단 방법
CN104568442A (zh) * 2015-01-27 2015-04-29 贵州电力试验研究院 一种大功率汽轮发电机组轴承静态标高的调整方法
CN108981796A (zh) * 2018-06-06 2018-12-11 江苏大学 一种五位一体水力机械故障诊断方法
CN109612722A (zh) * 2018-12-12 2019-04-12 北京振测智控科技有限公司 一种汽轮发电机组轴承不对中故障的诊断和调整方法
EA201900285A1 (ru) * 2019-04-19 2020-10-30 Акционерное общество "РОТЕК" (АО "РОТЕК") Способ автоматической оценки с ранжированием причин износа подшипниковых узлов роторных агрегатов
WO2021143128A1 (zh) * 2020-01-16 2021-07-22 佛山科学技术学院 一种基于深度学习的轴承状态识别方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113899572A (zh) 2022-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110702394B (zh) 一种基于振动变化特征的汽轮发电机组振动故障诊断方法
Zeidan et al. The Use Of Honeycomb Seals In Stabilizing Two Centrifugal Compressors.
CN111864769B (zh) 考虑风机和系统频率响应特性的调频参数确定方法及系统
CN111191881B (zh) 一种基于大数据的火电机组工业设备状态监测方法
CN112541160B (zh) 一种旋转机械振动故障诊断相关特征提取方法
CN104895627A (zh) 汽轮机的汽流激振抑制方法和系统
CN113899572B (zh) 一种汽轮发电机组转子失稳故障的诊断方法
CN113378107B (zh) 一种基于振动相关性的汽轮机异常参数确定方法
CN102095492A (zh) 汽轮发电机组低频振动与润滑油温相关性实时分析方法
Kanki et al. Prevention of low-frequency vibration of high-capacity steam turbine units by squeeze-film damper
Armstrong et al. Turbine Instability Solution-Honeycomb Seals.
CN115204658A (zh) 一种水电机组供油设备健康状态评估方法和系统
CN114323260A (zh) 汽轮机组全工况振动故障自动诊断方法及计算机可读介质
Nichols et al. Subsynchronous Vibration Patterns Under Reduced Oil Supply Flow Rates
CN108729963A (zh) 一种汽轮机组轴系故障预测方法及系统
Hawkins et al. Experimental results for labyrinth gas seals with honeycomb stators: comparisons to smooth-stator seals and theoretical predictions
CN113295412A (zh) 一种检测立式水轮发电机组导轴承受力不平衡原因的方法
CN104568442B (zh) 一种大功率汽轮发电机组轴承静态标高的调整方法
CN116907835A (zh) 基于变参数试验关联振动变化速率识别密封瓦碰摩的方法
Shrestha et al. Minimum-cost generation-shedding for dynamic remedial action scheme
Cai et al. Strategy and Technique of High Efficiency Balancing in Field for Turbo-Generator Units with Large Capacity
CN114526806A (zh) 基于二次指数平滑法的旋转机械振动爬升特征提取方法
CN117388694B (zh) 一种油冷电机工作温度的监测方法
Vaes et al. How does the application of actual standards and guidelines contribute to robust bearing solution in multi-mw wind turbine gearboxes
CN114544080B (zh) 一种针对待检修挠性转子的动平衡综合处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant