[发明专利]发电机动静碰磨故障摩擦能量模型的建模过程及故障检测方法

摘要

本发明公开了发电机动静碰磨故障摩擦能量模型的建模过程及故障检测方法，在发电机某轴承处测量面i在左、右两侧各45度角的位置处安装有两个相互垂直的位移传感器：X向的X传感器和Y向的Y传感器，通过数学公式推导出发电机动静碰磨故障摩擦的能量模型，用摩擦能量来表征发电机动静碰磨故障，十分符合发电机油挡、密封瓦碰磨的故障特点，实践证明用“摩擦能量”原理分析发电机动静碰磨故障，比以前的“摩擦力”分析方法更灵敏、更直接更准确、更加便于早期发现摩擦故障。本发明还同时公开了采用建立的摩擦能量模型检测发电机动静碰磨摩擦故障的检测方法。

主权项

1.发电机动静碰磨故障摩擦能量模型的建模过程，其包括如下过程：发电机某轴承处测量面i在左、右两侧各45度角的位置处安装有两个相互垂直的位移传感器：X向的X传感器和Y向的Y传感器，工频振动的原始工频分量分别表示为：xi=Aicos(ωt-αi)=sxisin(ωt)+cxicos(ωt)yi=Bicos(ωt-βi)=syisin(ωt)+cyicos(ωt)---(1)]]>式中：ω为旋转角速度x_i为工频振动在X向振动信号A_i为工频振动在X向振动幅值α_i为工频振动在X向相位s_xi＝A_isinα_i为信号x_i的正弦项系数c_xi＝A_icosα_i为信号x_i的余弦项系数y_i为工频振动在Y向振动信号B_i为工频振动在Y向振动幅值β_i为工频振动在Y向相位s_yi＝B_isinβ_i为信号y_i的正弦项系数c_yi＝B_icosβ_i为信号y_i的余弦项系数当有n个测量面时，发电机任一测量面i的原始工频振动用向量表示为：r_i＝[s_xi，c_xi，s_yi，c_yi]，i＝1，2，…，n(2)其中，测量面为发电机汽端轴承、励端轴承、集电环轴承或励磁机轴承中的一个或多个，全部支承处测量面的工频振动的参数矩阵表达式为：R=r1r2···rn---(3)]]>当发生碰磨故障后，转子产生热变形，测量面振动的工频分量变化表示为：xi′=Ai′cos(ωt-αi′)=sxi′sin(ωt)+cxi′cos(ωt)yi′=Bi′cos(ωt-βi′)=syi′sin(ωt)+cyi′cos(ωt)---(4)]]>用向量表示为r′_i＝[s′_xi，c′_xi，s′_yi，c′_yi]，全部支承处测量面的工频振动表示为R′，在测量面i上，发电机动静碰磨故障导致的振动工频变化量Δr_i为：Δr_i＝r′_i-r_i＝[Δs_xi，Δc_xi，Δs_yi，Δc_yi](5)在全部支承处测量面处，发电机动静碰磨故障导致的振动工频变化量ΔR表示为：ΔR＝[Δr₁′Δr₂′…Δr_n′]^T (6)每个测量面的工频分量变化均可以表示为一个椭圆，对于某一振动测量面所能感受到的工频振动的摩擦能量用椭圆面积表示，其中，测量面i处椭圆的长轴、短轴及长轴倾角的表达式为：式中：a_i为测量面i处椭圆的长轴b_i为测量面i处椭圆的长轴为测量面i处椭圆的长轴倾角在测量面i处，发电机动静碰磨故障的工频振动表征的摩擦能量Q_v表达式为：Q_V＝πa_ib_i (8)。