[发明专利]一种水轮发电机组固定坐标系与旋转坐标系下运行摆度映射分析方法

说明书

本发明公开了一种水轮发电机组固定坐标系与旋转坐标系下运行摆度映射分析方法。本发明考虑大轴旋转中心的动态变化，提出了水轮发电机组大轴固定坐标系下大轴时域轴心轨迹、固定坐标系下大轴空间域轴心轨迹、旋转坐标系大轴时域轴心轨迹、旋转坐标系大轴空间轴心轨迹的概念，在此基础上分析了大轴运行摆度的时间特征和空间特征，通过引入旋转变化揭示了旋转坐标系大轴时域轴心轨迹与固定坐标系下大轴时域轴心轨迹之间的映射关系，深化了水轮发电机组大轴运行摆度与大轴几何中心之间运动关系认识，对完善水电机组振动摆度在线监测系统，提高水电机组状态监测及故障诊断水平具有重工程应用价值。

技术领域

本发明涉及水电机组运行摆度运行摆度映射分析方法，具体涉及一种水轮发电机组固定坐标系下运行摆度与旋转坐标系下运行摆度映射分析方法。

背景技术

水轮机发电机组大轴是机组转动部分和静止部分的连接部分，大轴轴线几何特征、大轴受力状态、轴承的支撑状况等因素均会对大轴的摆度产生重要影响；掌握水轮机发电机组大轴运行摆度变化规律、分析运行摆度的影响因素对机组运行状态评价与决策、机组故障诊断分析具有重要的工程实践价值。例如，某水电厂#6机组汛期期间，水导摆度呈现出缓慢增大趋势，经过一段时间水导运行摆度稳定运行于500um左右，在不停机的状态下准确评价机组的运行状态，亟需相关摆度理论支撑机组持续运行或停机检修的决策。然而，目前无论是学术界还是工程实践领域，均缺乏该方面的研究。本发明基于运行摆度的机组运行状态评价问题，分析大轴摆度物理本质特征，通过分析大轴运行摆度的时间特征和空间特征，并引入动静坐标系统的旋转变换，实现固定安装的电涡流传感器到大轴同步旋转的电涡流坐标系的映射，从而揭示了固定坐标系与旋转坐标系下轴心轨迹间的关系、大轴运行摆度的时空关系。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为实现固定安装的电涡流传感器到大轴同步旋转的电涡流坐标系的映射，从而揭示了固定坐标系与旋转坐标系下轴心轨迹间的关系、大轴运行摆度的时空关系。本发明提供一种水轮发电机组固定坐标系下运行摆度与旋转坐标系下运行摆度映射分析方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种水轮发电机组固定坐标系与旋转坐标系下运行摆度映射分析方法，包括以下步骤：

S1、在水轮发电机组的大轴上安装多对电涡流传感器，每一对电涡流传感器中的一个电涡流传感器测量大轴沿其自身径向方向的偏移量，另一个测量大轴沿垂直自身径向方向的偏移量；

S2、选取步骤S1中设置的一对电涡流传感器的测量值，并以这对电涡流传感器的测量方向为坐标系，可得出大轴上一点在OXY坐标系内的摆度向量：

E＝(e_x,e_y)＝(P_X,P_Y)＝(ecosθ，esinθ) (1)

式中，E表示大轴摆度向量，e_x表示大轴在+X方向摆度值，e_y表示大轴在+Y方向摆度值。

S3、选取S1中另一对电涡流传感器的测量值，并以这对电涡流传感器的测量方向为坐标系，可得出大轴上另一点在OST坐标系内的摆度向量在OXY坐标系内的映射为：

W＝T·E (4)

式中，W＝[e_s,e_t]^T,E＝[e_x,e_y]^T，α为这对电涡流传感器与S2中选取的电涡流传感器的夹角，e_s表示大轴在+S方向摆度值，e_t表示大轴在+T方向摆度值。