[发明专利]大型汽轮发电机组转子裂纹故障实时诊断方法

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大型汽轮发电机组转子裂纹故障实时诊断方法。

背景技术

汽轮发电机组转子一旦出现裂纹的故障，对设备潜在的威胁十分巨大，可能导致轴系断裂的灾难性事故。转子裂纹产生的原因多是疲劳损伤。运行时间长的老机组，由于应力腐蚀，会在转子原本存在诱发点的位置产生微裂纹，其后随着环境因素的持续作用，微裂纹逐渐扩展，发展为宏裂纹。裂纹的诱发点通常是在应力高且材料有缺陷的地方，如轴上应力集中点、加工时留下的刀痕等部位。随着机组使用寿命的延长和被用作调峰，转轴疲劳损伤加剧，裂纹出现的可能性在增加。汽轮发电机组转子裂纹故障的诊断工作都是由经验丰富的专家完成，诊断经济成本高，周期长。因此，提出一种汽轮发电机组转子裂纹故障在线实时诊断方法就显得十分重要。

本发明提供的汽轮发电机组转子裂纹故障实时诊断方法，对机组转子裂纹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

本发明的目的提供能够自动在线监测、准确诊断故障的一种大型汽轮发电机组转子裂纹故障实时诊断方法。该方法基于汽轮机运行中转子的轴振动幅值，结合计算机程序计算实现。

本发明采用的技术方案是：一种汽轮发电机组转子裂纹故障在线实时诊断方法，其特征是，它包括：

(1)数据采集，实时采集机组转子两侧支持轴承附近测得的轴振动数据以及键相信号；

(2)轴振数据实时运算及存储，针对机组转子两侧的轴振动数据，利用FFT频谱分析方法，实时同步计算转子A、B两侧轴振动基频振动幅值A_1Xra、A_1Xrb和轴振动二倍频振动幅值A_2Xra、A_2Xrb，并存储转子两侧轴振动基频振动幅值和轴振动二倍频振动幅值，其中FFT为快速傅立叶变换。轴振基频是指转子稳态正常工作时工作转速对应的频率，即50Hz。轴振二倍频是指转子稳态正常工作时二倍工作转速对应的频率，即100Hz。

(3)轴振基频振动幅值实时验证，实时进行当前的轴振基频振动振幅与幅值阈值A_T1的比较，如果当前转子任何一侧的轴振基频振动的振幅大于A_T1，那么记录此时刻T₁并进行后续的计算分析。

(4)轴振基频振动幅值渐增性验证，从T₁时刻向前截取至T0时刻的基频振动幅值(振动幅值为μm)数据，计算T0时刻至T₁时刻的基频振动幅值数据的线性模型最佳拟合斜率，同时进行轴振基频振动幅值数据及最佳线性拟合结果二者的积差相关系数计算。根据轴振基频振动幅值线性模型最佳拟合的斜率a和轴振基频振动幅值数据及最佳线性拟合结果二者的积差相关系数r_yf，判定轴振基频振动幅值渐增性验证是否通过。

(5)轴振二倍频振动幅值渐增性验证，从T₁时刻向前截取至T0时刻的二倍频振动幅值(振动幅值为μm)数据，计算T0时刻至T₁时刻的二倍频振动幅值数据的线性模型最佳拟合斜率，同时进行轴振二倍频振动幅值数据及最佳线性拟合结果二者的积差相关系数。根据轴振二倍频振动幅值线性模型最佳拟合的斜率m和轴振二倍频振动幅值数据及最佳线性拟合结果二者的积差相关系数r_pg，判定轴振二倍频振动幅值渐增性验证是否通过。

(6)转子裂纹故障判定，结合轴振基频振动幅值渐增性验证及轴振二倍频振动幅值渐增性验证2项实时同步计算分析的结果，判断得出大型汽轮发电机组是否发生转子裂纹故障。

本发明的有益效果是本方法利用机组运行中转子的轴振动幅值数据，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。

附图说明

图1为转子裂纹故障实时诊断功能流程图。

图2为轴振基频振动幅值渐增性验证流程图。

图3为轴振二倍频振动幅值渐增性验证流程图。

图4为汽轮发电机组转子裂纹故障的监测示意图。

具体实施方式