[发明专利]汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法

说明书

技术领域

本发明属于旋转机械振动状态监测与故障诊断领域，特别涉及大型汽轮发电机组振动状态实时在线自动监测的一种汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法。

背景技术

大型汽轮发电机组轴系的不对中问题相当突出，大量的汽轮发电机组振动故障由轴系不对中引起或与之相关。汽轮发电机组是多转子连接而成的轴系，转子之间有联轴器联接。联轴器角度不对中是指运行状态下相邻两个转子的轴线不在一条连续的中心线上，两转子的轴线相交成一定的角度，使两侧轴承的负荷不能满足设计要求。联轴器发生角度不对中时，联轴器螺栓拉力有把两侧端面拉到一起的趋势，使联轴器两侧收到弯矩作用。转子旋转一周，联轴器两侧受到的弯矩也变化一次，由此引起基频振动。现场经验表明，联轴器两侧所受弯矩变化引起的轴振动非常明显。

联轴器角度不对中有以下特点：

(1)角度不对中引起转子的弯曲，产生基频振动。

(2)角度不对中引起联轴器两侧弯曲方向一致。如果联轴器两侧转子的不平衡特性接近，那么联轴器两侧轴振基频相位一致。

联轴器角度不对中是汽轮发电机组振动常见故障。存在严重联轴器角度不对中故障的汽轮发电机组若长期运行，有可能产生非常严重的后果。因此，研究大型汽轮发电机组联轴器角度不对中故障诊断方法就有较大的经济价值。

通常，机组联轴器角度不对中故障的诊断工作都是由经验丰富的专家完成，具有诊断经济成本高，周期长，可靠性低，实时性差的缺点。因此，研究大型汽轮发电机组轴系不对中故障的振动特征、振动诊断及处理方法有较大的实用价值。

本发明提供的汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时诊断方法，根据联轴器两侧轴相对振动幅值变化以及轴相对振动相位变化等数据信息，对机组联轴器角度不对中故障进行实时自动在线监测、分析、诊断，提高故障诊断效率和准确度。

发明内容

本发明的目的在于基于汽轮机运行中轴系的振动数据，结合计算机程序计算，提供一种能够实现自动在线监测、准确诊断故障的大型汽轮发电机组联轴器角度不对中故障在线实时诊断方法。

本发明采用的技术方案是：一种汽轮发电机组联轴器角度不对中故障实时在线诊断方法，其特征是，它包括：

(a)数据采集，采集汽轮机组联轴器两侧的轴振动信号以及振动信号分析处理需要的键相信号；

(b)轴振转速频率振动同相条件验证，依据联轴器两侧的轴相对振动数据，结合FFT快速傅立叶变换频谱分析方法，实时同步计算分析联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的相位是否同相。在预先设定的时间段内，如果二者相位同相，那么判定轴振转速频率振动相位条件验证通过；

(c)轴振转速频率振动幅值异常验证，依据联轴器两侧的轴相对振动数据，结合FFT快速傅立叶变换频谱分析方法，实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的振动幅值。在预先设定的时间段内，如果联轴器任何一侧振动幅值始终大于阈值，那么判定轴振转速频率振动幅值异常验证通过；

(d)在联轴器角度不对中故障实时在线诊断过程中，轴振转速频率振动同相条件验证及轴振转速频率振动幅值异常验证两项验证实时同步进行，该两项验证在诊断中属于并列关系；如果同时满足上述两项验证，那么判定联轴器发生角度不对中故障。

所述轴振转速频率振动同相条件验证的条件是根据机组的实际转速频率，利用FFT快速傅立叶变换频谱分析方法，实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的相位P_a、P_b的相位差的绝对值|p_a-p_b|。设定相位阈值为30°，预先设定时间段为15秒，如果在该时间段内相位差绝对值始终小于阈值，那么判定轴振转速频率振动同相条件验证通过。

所述轴振转速频率振动幅值异常验证的条件是根据机组的实际转速频率，利用FFT快速傅立叶变换频谱分析方法，实时同步计算联轴器两侧轴相对振动的对应实际转速频率的振动幅值A_a、A_b。设定振动幅值阈值为100μm，预先设定时间段为15秒，如果在该时间段内联轴器任何一侧振动幅值始终大于阈值，那么判定轴振转速频率振动幅值异常验证通过。

所述综合判断的标准是同时通过轴振转速频率振动同相条件验证、轴振转速频率振动幅值异常验证两项验证，就认为是发生角度不对中故障。

本发明汽轮机组角度不对中故障诊断方法利用机组运行中轴系的振动数据，经过计算分析判断得到故障诊断结论，具有方法科学，结论可靠，能够实现自动实时在线监测、诊断故障等优点。