一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法、监测器及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法、监测器及系统，所述方法包括：S1：采集汽轮发电机组上转速传感器、键相传感器以及轴承座振动加速度传感器的输出信号；S2：对采集的每个轴承座振动加速度传感器的输出信号均进行傅里叶变换得到振动频谱信号；S3：从每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中提取旋转频率下的幅值；S4：获取待检测频率的类型，并分别从每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中提取每类待检测频率下的幅值、相位作为特征参数；S5：基于判断准则以及提取的特征参数判断出汽轮发电机组是否存在轴系扭振故障。通过上述方法实现轴系扭转振动故障的实时在线监测。

A monitoring method, monitor and system for shaft torsional vibration fault of steam turbine generator set

The invention discloses a torsional vibration fault monitoring method, a monitor and a system for a turbogenerator shafting. The method comprises: S1: collecting the output signals of the rotational speed sensor, the key phase sensor and the vibration acceleration sensor of the bearing seat on the turbogenerator; S2: collecting the vibration acceleration sensor of each bearing seat. The output signals are all Fourier transformed to get the vibration spectrum signal; S3: extracting the amplitude of rotation frequency from the vibration spectrum signal of each bearing seat vibration acceleration sensor; S4: obtaining the type of frequency to be detected, and extracting each type from the vibration spectrum signal of each bearing seat vibration acceleration sensor. The amplitude and phase of the measured frequency are taken as the characteristic parameters; S5: Based on the judgment criteria and the extracted characteristic parameters, whether there is shaft torsional vibration fault in turbogenerator set can be judged. Through the above method, the real-time online monitoring of torsional vibration fault of shaft system is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法、监测器及系统
本专利技术属于发电机
，具体涉及一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法、监测器及系统。
技术介绍
随着我国对电力需求日益增加，我国的电力系统已经进入了超(特)高压、远距离、大机组时代。超临界、超超临界600MW、1000MW汽轮发电机已经成为当今电网的主力机组，汽轮发电机组的轴系更加细长，轴系的弯曲刚度和扭转刚度也显著降低，轴系的扭转振动固有频率降低。为了提高电力系统的输电能力，电网侧采取了包括串联补偿在内的一系列新技术，上述新技术的发展与应用极大程度地增加了电网与汽轮发电机组轴系发生耦合振荡的危险，使汽轮发电机组轴系发生扭转振动的风险明显增大。先进的汽轮发电机组轴系扭转振动监测与诊断方法与技术是控制轴系扭振故障危害、降低故障风险的先决条件，对提高汽轮发电机组及其所连电力系统安全性、可靠性、稳定性具有重要的理论价值和工程应用价值。目前，已经开发出来的轴系扭振故障监测与诊断方法主要包括：基于发电机电压监测方法，基于转子扭转角度监测方法。目前，用来测量轴系扭转振动的方法主要有直接法和间接法两大类。直接法包括测量每一轴跨距的应变或扭转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：采集汽轮发电机组上转速传感器、键相传感器以及轴承座振动加速度传感器的输出信号；其中，至少一对轴承座振动加速度传感器安装于发电机末端轴承上，且垂直对称安装于末端轴承座中分面的水平面上；S2：基于键相传感器的输出信号对采集的每个轴承座振动加速度传感器的输出信号均进行傅里叶变换得到振动频谱信号，并基于转速传感器的输出信号获取旋转频率；S3：从每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中提取旋转频率下的幅值；S4：获取待检测频率，并分别从每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中提取每类待检测频率下的幅值、相位；获取的所述待检测频...

【技术特征摘要】
1.一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：采集汽轮发电机组上转速传感器、键相传感器以及轴承座振动加速度传感器的输出信号；其中，至少一对轴承座振动加速度传感器安装于发电机末端轴承上，且垂直对称安装于末端轴承座中分面的水平面上；S2：基于键相传感器的输出信号对采集的每个轴承座振动加速度传感器的输出信号均进行傅里叶变换得到振动频谱信号，并基于转速传感器的输出信号获取旋转频率；S3：从每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中提取旋转频率下的幅值；S4：获取待检测频率，并分别从每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中提取每类待检测频率下的幅值、相位；获取的所述待检测频率包括2倍旋转频率、轴系第一阶扭振固有频率、次同步谐振频率、显著频率中的一个或多个频率类型；S5：依据每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号在每类待检测频率下幅值、相位以及在旋转频率下的幅值判断出汽轮发电机组是否存在轴系扭振故障；其中，判断准则如下：若同时满足下述条件a和条件b时，汽轮发电机的轴系存在待检测频率对应的一类轴系扭振故障：a：每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号在待检测频率的幅值均大于或等于同一轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号在旋转频率下的幅值的0.1倍；b：每对轴承座振动加速度传感器的两个振动频谱信号在待检测频率下的相位差值均在[170°,190°]范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述振动频谱信号中幅值谱和相位谱的函数如下：其中，振动频谱信号如下所示：f＝kΔf式中，Xi,τ(k)表示第i组中第τ个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中在第k个采样时刻下振动幅值坐标，f为第k个采样时刻的频率，Δf为频率步长，xi,τ(n)为第i组中第τ个轴承座振动加速度传感器的输出信号中第n个采样点的加速度，N为轴承座振动加速度传感器的输出信号中离散采样点个数，j为复数符号；其中，所述幅值谱和相位谱的函数如下：式中，Gi,τ(k)和Φi,τ(k)分别为第i组中第τ个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中在第k个采样时刻对应频率下振动幅值和相位，Vi,τ(k)和Ui,τ(k)分别为振动频谱信号Xi,τ(k)的虚部和实部。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：待检测频率的类型与轴系扭振故障类型的对应关系如下：待检测频率为2倍旋转频率时，对应的轴系扭振故障为超同步共振故障；待检测频率为第一阶扭振固有频率，对应的轴系扭振故障为冲击扭矩引起的轴系瞬态扭转振动故障；待检测频率为次同步谐振频率时，对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李录平，邹新元，陈向民，晋风华，周子健，徐鼎杰，文思危，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43