用于运行具有轴系的机械设备的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于运行具有轴系(2)的机械设备(1)的方法，所述方法具有如下步骤：a)以计算的方式确定轴系的至少一个扭转振动模式的固有频率，并且以计算的方式确定轴系的在扭转振动模式的振动周期期间出现的机械应力；b)借助对于相应的扭转振动模式以计算的方式确定的应力，对于每个扭转振动模式分别确定第一应力幅度和第二应力幅度之间的相互关系，所述第一应力幅度在轴系的易于形成应力损伤的位置处出现，所述第二应力幅度在轴系的测量部位(7至11)处出现；c)对于该位置确定最大的第一应力幅度；d)借助相互关系，对于测量部位确定最大的第二应力幅度，所述最大的第二应力幅度相应于最大的第一应力幅度；e)在轴系旋转期间，在测量部位处与时间相关地测量轴系的应力；f)从所测量的应力中确定每个固有频率下的应力幅度；g)在如下情况下输出信号，即在从所测量的应力中确定的应力幅度在所述固有频率中的一个固有频率下达到最大的第二应力幅度的情况下。

Method for operating mechanical equipment with shafts

The present invention relates to a system for the operation of machinery and equipment (2) (1) method, the method has the following steps: a) to calculate the way to determine at least one of the shafting torsional vibration mode natural frequency, and to determine the calculation of shafting occurs during the period of vibration torsional vibration mode the mechanical stress; b) with stress on the torsional vibration mode corresponding to the calculation methods to determine the torsional vibration mode are determined for each of the first stress amplitude and stress amplitude between the second, the first stress amplitude in the shaft position should be easy to form damage, the second stress amplitude at the measurement location of shafting (7 to 11) at C); for the first position of the biggest stress; d) by means of mutual relations, to determine the maximum should be second measurement sites Second the stress range, the maximum stress amplitude corresponding to the first maximum stress amplitude; E) during the rotation shaft, in stress measurement at the site and time related to the measuring axis; F) determining each natural frequency under the stress amplitude from the stress measurement; g) in the output signal under the circumstances that the stress amplitude of a natural frequency in the natural frequency of the maximum stress amplitude of second cases in determining the stress from the measured in.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于运行具有轴系的机械设备的方法
本专利技术涉及一种用于运行具有轴系的机械设备的方法。
技术介绍
机械设备，例如用于产生电流的发电厂，具有发电机和至少一个涡轮机，其中涡轮机驱动发电机。对此，涡轮机和发电机设置在共同的轴系上。可行的是：在轴系中设有联轴器，以便将各个涡轮机耦联到轴系中或者与轴系脱耦。在发电厂运行时，发电机将电流馈入到电网中。电网中的电故障能够引起：经由发电机激发轴系的扭转振动。在最不利的情况下，在此能够造成轴系的固有频率中的一个的激发。在固有频率下的激发导致轴系的高的扭转的应力负荷，这能够导致降低其寿命或形成应力裂纹。可预期到：在电网中在未来更频繁地出现故障情况，因为在能量过渡计划期间电网的结构发生改变。通常，测量轴系的负荷，其中在轴系的多个轴向位置处以高分辨率测量其转速。随后，从不同的轴向位置处的转速差中推导出轴系的负荷。然而，在该方法中，测量技术和所属的评估是耗费的。替选地可行的是：测量在发电厂的电能引出时的振动。然而，对于在能量引出时识别潜在激发的振动的情况，不能够得出轴系的实际负荷的结论。DE4032299A1描述了一种用于监控可转动的构件的方法，其中与时间相关地测量构件的转动位置和相对于构件的径向方向的构件振动。EP0585623A2描述了一种用于及早识别旋转轴中的裂纹的方法。DE2734396A1描述了一种用于监控轴处的扭转振动的方法，其中测量发电机的瞬时功率。
技术实现思路
本专利技术的目的是：实现一种用于运行具有轴系的机械设备的方法，其中能够通过扭转振动简单地检测轴系的负荷。根据本专利技术的用于运行具有轴系的机械设备的方法具有如下步骤：a)以计算的方式确定轴系的至少一个扭转振动模式的固有频率，并且以计算的方式确定轴系的在扭转振动模式的振动周期期间出现的机械应力；b)借助对于相应的扭转振动模式以计算的方式确定的应力，对于每个扭转振动模式分别确定第一应力幅度和第二应力幅度之间的相互关系，所述第一应力幅度在轴系的易于形成应力损伤的位置处出现，所述第二应力幅度在轴系的测量部位处出现；c)对于该位置确定最大的第一应力幅度；d)借助相互关系，对于测量部位确定最大的第二应力幅度，所述最大的第二应力幅度相应于最大的第一应力幅度；e)在轴系旋转期间，在测量部位处与时间相关地测量轴系的应力；f)从所测量的应力中确定每个固有频率下的应力幅度；g)在如下情况下输出信号，即在从所测量的应力中确定的应力幅度在所述固有频率中的一个固有频率下达到最大的第二应力幅度的情况下。通过从以计算的方式确定的应力中确定在测量部位和位置处出现的应力幅度之间的相互关系，能够有利地确定在轴系的对于测量无法达到的测量部位处的应力幅度。为了确定所述部位处的应力幅度，轴系处的唯一的测量部位是足够的，其中能够任意地选择测量部位。由此，能够有利简单地执行该方法。通过对于每个扭转模式分别确定相互关系，能够有利地以高的精度确定所述位置处的应力幅度。关于信号能够采取一定措施，以便降低轴系的扭转振动。如果机械设备为用于将电流馈入电网中的发电厂，那么例如能够发生从电网中的激发和轴系的扭转振动之间的去同步。这例如能够通过如下方式进行，即通过一个涡轮机或多个涡轮机与轴系脱耦改变其固有频率。也可行的是：通过切断电导线将发电厂与电网脱耦。优选地，在步骤e)中借助于磁致伸缩的传感器和/或借助于应变计测量应力，其中借助于应变计测量的应力借助于遥测技术传输。磁致伸缩的传感器借助于发射线圈产生高频磁场并且轴系的表面由磁场穿过。磁致伸缩的传感器具有一个或多个接收线圈，所述接收线圈与发射线圈形成磁路并且专门设置用于检测扭转应力。借助发射线圈和接收线圈的专门的布置能够确定轴系表面处的磁化率。因为体部的磁化率由于维拉里效应与其机械应力相关，所以由接收线圈检测的信号也与轴系表面的机械应力相关。磁致伸缩的传感器输出模拟输出信号，所述模拟输出信号与轴系的扭转应力成比例。通过输出信号与扭转应力的比例性，有利的是，数据处理仅是略微计算密集的，由此能够简单且快速地执行该方法。磁致伸缩的传感器还有应变计直接地确定轴系的应力，由此同样能够简单地执行该方法。优选的是：在步骤f)中，借助于带通滤波器对在步骤e)中所测量的应力进行滤波，所述带通滤波器允许在固有频率周围设置的频率带通过，和/或执行对步骤e)中所测量的应力的傅里叶变换，尤其快速傅里叶变换。因此，能够有利地且简单地确定不同的扭转振动模式的应力幅度。在使用带通滤波器的情况下，在步骤g)中，在达到最大的第二应力幅度之后短时间内已经输出信号。在应用傅里叶变换或快速傅里叶变换的情况下，在计算结束之后输出信号。优选的是：在步骤e)中测量多个设置在轴系的不同的轴向位置中的测量部位处的应力。在此，能够通过在多个测量部位中确定的固有频率的算数平均值实现固有频率的高的测量精度。此外能够发生：测量部位中的一个测量部位与扭转振动模式中的一个扭转振动模式的振动节点一致，由此借助该测量部位扭转振动模式是不可见的。通过设置多个测量部位，对于一个扭转振动模式而言全部振动节点位于所述测量部位上的概率是极其低的。因此，能够以高的概率检测全部相关的扭转振动模式。在步骤f)中，优选对于所选择的扭转振动模式仅考虑如下扭转振动模式测量部位，所述测量部位对于所选择的扭转振动模式而具有在步骤a)中以计算的方式确定的最高的机械应力。由此，有利地在确定应力幅度时实现高的信噪比。优选地，在步骤f)中将所述应力幅度与固有频率中的一个固有频率相关联，其中形成在多个测量部位处的、在步骤f)中确定的应力幅度和/或振动相位的实验比，形成在多个测量部位处的以计算的方式确定的应力幅度和/或振动相位的计算比，并且将实验比与计算比进行比较。通过将实验比与计算比进行比较能够有利地以高的概率正确地确定其中轴系发生振动的扭转振动模式。优选的是，在步骤a)中以计算的方式确定的固有频率低于或等于所述轴系的转动频率的2.5倍，或者在所述机械设备是用于供电的发电厂且电网频率高于所述转动频率的情况下，在步骤a)中以计算的方式确定的固有频率低于或等于所述电网频率的2.5倍。这些固有频率引起轴系的尤其强的应力负荷，使得所述频率的监控是尤其有利的。在步骤a)中，优选在以计算的方式确定固有频率和机械应力时，考虑轴系在机械设备运行时所具有的离心力负荷。因此，能够以高的精度确定第一应力幅度。在步骤b)中确定的在第一应力幅度和第二应力幅度之间的相互关系优选是比例关系。在步骤c)中，优选对于所述位置确定附加的最大的第三应力幅度，所述附加的最大的第三应力幅度高于最大的第一应力幅度，在步骤d)中借助所述相互关系对于所述测量部位确定最大的第四应力幅度，所述最大的第四应力幅度相应于最大的第三应力幅度，并且在步骤g)中，在如下情况下输出停止信号：即在步骤f)中确定的应力幅度在固有频率下达到最大的第四应力幅度时，其中停止信号触发机械设备的关闭。因此，能够有利地自动抑制轴系的过高的应力负荷。优选地，所述方法具有如下步骤：d1)对在轴处的磁致伸缩的传感器和/或应变计进行粗校准，所述轴借助于测试机加载有限定的应力。优选的是：机械设备具有发电机，并且执行具有如下步骤的方法：d2)在轴系旋转时，利用在测量部位处确定的应力对磁致伸缩的传感器和/或应变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于运行具有轴系(2)的机械设备(1)的方法，所述方法具有如下步骤：a)以计算的方式确定所述轴系(2)的至少一个扭转振动模式的固有频率，并且以计算的方式确定所述轴系(2)的在扭转振动模式的振动周期期间出现的机械应力；b)借助对于相应的所述扭转振动模式以计算的方式确定的所述应力，对于每个扭转振动模式分别确定第一应力幅度和第二应力幅度之间的相互关系，所述第一应力幅度在所述轴系(2)的易于形成应力损伤的位置处出现，所述第二应力幅度在所述轴系(2)的测量部位(7至11)处出现；c)对于所述位置确定最大的第一应力幅度；d)借助所述相互关系，对于所述测量部位(7至11)确定最大的第二应力幅度，所述最大的第二应力幅度相应于所述最大的第一应力幅度；e)在所述轴系(2)旋转期间，在所述测量部位(7至11)处与时间相关地测量所述轴系(2)的应力；f)从所测量的应力中确定每个固有频率下的应力幅度；g)在如下情况下输出信号，即在从所测量的应力中确定的应力幅度在所述固有频率中的一个固有频率下达到最大的第二应力幅度的情况下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.01 EP 14183042.21.一种用于运行具有轴系(2)的机械设备(1)的方法，所述方法具有如下步骤：a)以计算的方式确定所述轴系(2)的至少一个扭转振动模式的固有频率，并且以计算的方式确定所述轴系(2)的在扭转振动模式的振动周期期间出现的机械应力；b)借助对于相应的所述扭转振动模式以计算的方式确定的所述应力，对于每个扭转振动模式分别确定第一应力幅度和第二应力幅度之间的相互关系，所述第一应力幅度在所述轴系(2)的易于形成应力损伤的位置处出现，所述第二应力幅度在所述轴系(2)的测量部位(7至11)处出现；c)对于所述位置确定最大的第一应力幅度；d)借助所述相互关系，对于所述测量部位(7至11)确定最大的第二应力幅度，所述最大的第二应力幅度相应于所述最大的第一应力幅度；e)在所述轴系(2)旋转期间，在所述测量部位(7至11)处与时间相关地测量所述轴系(2)的应力；f)从所测量的应力中确定每个固有频率下的应力幅度；g)在如下情况下输出信号，即在从所测量的应力中确定的应力幅度在所述固有频率中的一个固有频率下达到最大的第二应力幅度的情况下。2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤e)中借助于磁致伸缩的传感器(18)和/或借助于应变计测量应力，其中借助于所述应变计测量的应力借助于遥测技术来传输。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤f)中，借助于带通滤波器对在步骤e)中测量的应力进行滤波，所述带通滤波器允许在所述固有频率周围设置的频率带通过，和/或执行对步骤e)中测量的应力的傅里叶变换，尤其快速傅里叶变换。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在步骤e)中测量多个设置在所述轴系(2)的不同的轴向位置中的测量部位(7至11)处的应力。5.根据权利要求4所述的方法，其中在步骤f)中，对于所选择的扭转振动模式仅考虑如下测量部位，所述测量部位对于所选择的扭转振动模式具有在步骤a)中以计算的方式确定的最高的机械应力。6.根据权利要求4所述的方法，其中在步骤f)中将所述应力幅度与所述固有频率中的一个固有频率相关联，其中形成在多个所述测量部位(7至11)处的、在步骤f)中确定的应力幅度和/或振动相位的实验比，形成在多个所述测量部位(7至11)处的以计算的方式确定的应力幅度和/或振动相位的计算比，并且将所述实验比与所述计算比进行比较。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中在步骤a)中以计算的方式确定的固有频率低于或...

【专利技术属性】
技术研发人员：英戈·巴尔科斯基，乌尔里希·埃海豪尔特，奥利佛·亨泽尔，迪尔克·赫克里德，托马斯·屈佩尔，贝恩德·拉孔贝，于米特·梅尔梅塔斯，乌韦·普法伊费尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE