[发明专利]水轮发电机变转速过程周期性振动冲击信号检测的方法有效

专利信息
申请号: 201911229108.7 申请日: 2019-12-04
公开(公告)号: CN110987438B 公开(公告)日: 2021-12-28
发明(设计)人: 林家洋;魏运水;王昕;王利霞;陈学仁;张民威;苏疆东;何继全;刘艺;王振鑫 申请(专利权)人: 国网福建省电力有限公司;福建水口发电集团有限公司;北京中元瑞讯科技有限公司
主分类号: G01M15/00 分类号: G01M15/00;G06F17/14
代理公司: 福州元创专利商标代理有限公司 35100 代理人: 陈明鑫;蔡学俊
地址: 350003 福*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 水轮发电机 转速 过程 周期性 振动 冲击 信号 检测 方法
【说明书】:

发明涉及一种水轮发电机变转速过程周期性振动冲击信号检测的方法,包括以下步骤:步骤S1:采集初始振动信号数据;步骤S2:根据快速包络谱峭度计算最优带通滤波器;步骤S3:采用最优带通滤波器进行带通滤波,获得振动冲击信号波形;步骤S4:求解得到振动冲击信号波形的振动冲击包络;步骤S5:计算多个脉冲之间的时间间隔;步骤S6:估算多项式转速拟合系数;步骤S7:对振动冲击包络进行变频率重采样,获取转速拟合系数的最优值;步骤S8:构建拟合转速多项式,对振动冲击包络进行变频率重采样,获得经整周期采样的振动冲击包络波形;步骤S9:对经整周期采样的振动冲击包络波形作快速傅里叶变换,获得频谱;步骤S10:根据获取的频谱和拟合转速进行故障分析评价。

技术领域

本发明涉及水轮发电机故障检测领域,具体涉及一种水轮发电机 变转速过程周期性振动冲击信号检测的方法。

背景技术

水轮发电机组的变转速过程包括开机过程、停机过程甚至事故停 机过程,是水轮发电机组正常运行过程中必须历经的过渡过程,除以 上过程之外,甩负荷试验过程、过速试验过程等变转速过程,也是机 组正常投入运行前必须要进行的试验过程。在以上各类变转速过程中, 机组各部件结构载荷变化剧烈、工况变化复杂,相较而言,发生机组 故障机率较大。从故障诊断的角度来说,此过程中故障征兆丰富,因 此也是对各类故障进行有效识别的关键过程。特别的,机组上如果存 在动静摩擦、结构部件裂纹等故障,那么其引起的周期性振动冲击信 号也会蕴含在此过程的振动信号中,通过对这些冲击信号的检测和识别,就可以判断出机组是否存在动静摩擦、结构部件裂纹等故障。传 统的作法是针对振动信号辅助以同步识别转速及周期变化的键相信 号,进而通过信号分析识别出与转速相关的周期性冲击信号。但是在 很多条下,无法同步进行键相信号测量或者键相测量失效,在此情况 下,需要找到一种无键相条件下的振动冲击信号的检测方法。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种无键相信号下的水轮发电 机变转速过程周期性振动冲击信号检测的方法,可实现在无键相条件 下的周期性振动冲击信号的识别与检测。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种水轮发电机变转速过程周期性振动冲击信号检测的方法,包 括以下步骤:

步骤S1:采集水轮发电机变转速过程的振动信号数据,即初始振 动信号数据;

步骤S2:根据快速包络谱峭度计算最优带通滤波器;

步骤S3:根据初始振动信号数据,采用最优带通滤波器进行带通 滤波,获得振动冲击信号波形;

步骤S4:采用数字包络解调,求解得到振动冲击信号波形的振动冲 击包络xe(i);

步骤S5:根据振动冲击包络波形数据xe(i),计算多个脉冲之间的时 间间隔:ΔT1,ΔT2,…ΔTl

步骤S6:根据估算转速,采用最小二乘法估算多项式转速拟合系数;

步骤S7:基于多项式转速拟合系数,采用逐次逼近方法,对振动冲 击包络进行变频率重采样,获取转速拟合系数的最优值;

步骤S8:根据转速拟合系数的最优值,构建拟合转速多项式,对振 动冲击包络进行变频率重采样,获得经整周期采样的振动冲击包络波 形;

步骤S9:对经整周期采样的振动冲击包络波形作快速傅里叶变换, 获得频谱;

步骤S10:根据获取的频谱和拟合转速进行故障分析评价。

进一步的,所述步骤S2具体为:

步骤S21:假定信号如下:

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