用于通过转子-轴承-基座模型诊断旋转设备的方法技术

本发明专利技术提供一种用于通过转子‑轴承‑基座模型诊断旋转设备的方法，所述方法的特征在于利用仿真转子系统的特性。为此，该用于通过转子‑轴承‑基座模型诊断旋转设备的方法包括以下步骤：将旋转设备仿真为转子系统；形成用于所述转子系统的数学模型；通过所述数学模型和所述旋转设备的振动测量值估计所述旋转设备的状态；以及根据估计值的变化诊断所述旋转设备中的异常。因此，由于通过形成用于转子系统的数学模型诊断旋转设备的异常状态，因此本发明专利技术使得能够更精确地诊断旋转设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过转子-轴承-基座模型诊断旋转设备的方法
本专利技术涉及一种用于通过转子-轴承-基座模型诊断旋转设备的方法，更具体地说，涉及一种使用用于诊断在发电厂中设置的旋转设备的转子-轴承-基座模型的旋转设备诊断方法。
技术介绍
通常，在发电厂中设置旋转设备(例如涡轮机、供水泵等)。在旋转设备中，可以提供用于发电厂的安全运行的监测系统。监测系统实时监测包括旋转设备的轴向振动的各种类型的变量，并且在异常情况产生时生成警告或停止发电。然而，由于工厂停工在发电厂运行中是致命的，因此通过具备诊断功能的诊断系统执行详细诊断。然而，在现有诊断系统中包括的诊断功能中，主要使用振动测量值，并且存在不考虑旋转设备的物理性质的问题。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种用于通过转子-轴承-基座模型诊断旋转设备的方法，该方法的特征在于利用仿真转子系统的特性。技术方案根据本专利技术的用于通过转子-轴承-基座模型诊断旋转设备的方法包括：将旋转设备仿真为转子系统；形成用于所述转子系统的数学模型；通过所述数学模型和所述旋转设备的振动测量值估计所述旋转设备状态；以及根据估计值的变化诊断所述旋转设备中的异常。可以将所述转子系统仿真为包括转子、径向轴承和轴承壳体的基座。形成所述数学模型的步骤可以包括：通过使用有限元方法计算所述转子的参数；以及基于雷诺方程计算所述径向轴承的参数。形成所述数学模型的步骤可以使用有限差分方法作为用于获得径向轴承模型的近似解的方法。所述转子系统的参数可以包括质量、刚度和阻尼系数中的至少一者。形成所述数学模型的步骤还可以包括：通过使用所述旋转设备的加速数据计算旋转设备基座的参数。估计所述旋转设备的状态的步骤可以基于所述转子系统的旋转轴振动位移和所述轴承壳体的振动加速度测量值估计施加在所述径向轴承上的外力和轴承动态系数中的至少一者。有益效果依据根据本专利技术的用于通过转子-轴承-基座模型诊断旋转设备的方法，通过构造用于转子系统的数学模型诊断旋转设备的异常状态，并且存在旋转设备的更精确诊断是可用的效果。本专利技术中的技术效果不限于上述技术效果，并且本文未描述的其他技术效果从以下描述中将对本领域技术人员变得清楚。附图说明图1是示出根据实施例的用于通过转子-轴承-基座模型诊断旋转设备的方法的流程图；图2是示出根据实施例的径向轴承动态系数的概念图；图3是根据实施例的用于使用有限差分方法计算径向轴承动态系数的流程图；以及图4是示出根据实施例的转子-轴承-基座系统的概念图。具体实施方式在下文中，参考附图详细描述本专利技术的实施例。然而，实施例不限于以下描述的实施例，而可以通过各种形式得以实现，并且提供实施例以通过完善本专利技术的描述向本领域普通技术人员完全地告知本专利技术的范围。为了清楚描述，附图中要素的形状等的一些部分可以夸大，并且由相同标号表示的要素表示相同要素。图1是示出根据实施例的用于通过转子-轴承-基座模型诊断旋转设备的方法的流程图。如图1所示，在根据实施例的用于诊断旋转设备的方法中，旋转设备可以仿真为转子系统。在转子系统中，在操作期间施加各种类型的力。这些力可以根据施加的方向区分为横向方向、轴向方向和旋转方向。并且，力可以区分为均匀达一段时间的静态力以及量值和方向改变的动态力。此时，动态力产生轴的横向和轴向方向振动、扭转振动等。在此，转子系统具有类似当施加动态力时输出振动的黑盒的性质。当仔细理解类似黑盒的该性质时，可以理解力在转子系统中产生振动的设备状态。转子系统中的旋转轴的振动意味着针对动态刚度的外力的比例。这意味着在增加振动的量值方面存在两个原因。这两个原因之一是外力的量值增加，并且这两个原因中的另一原因是转子系统的性能降级并且动态刚度变弱。因此，对于诊断，重要的是检测施加在系统上的外力和内部参数(例如动态刚度)的变化。可以通过开发针对转子系统的数学模型估计这种黑盒性质。在此，正确的数学模型使得能够预测力的变化对振动产生的影响。即使在诊断设备的情况下，这种性质也是非常重要的因素。因此，在转子系统中，旋转设备可以简要地仿真为包括转子、径向轴承和轴承壳体的基座。此外，可以构造用于转子系统的数学模型。以下描述作为数学模型的转子-径向轴承-基座模型。由于大多数转子的直径小于长度，因此首先，转子系统被建模为一个或多个盘所附接的旋转梁。此外，通过将径向轴承模型与基座模型组合的方法构造整个模型。在此，构成转子系统的转子、径向轴承和基座的参数可以包括质量、刚度和阻尼系数中的至少一者。在此，通过使用有限元方法计算包括在转子系统模型中的转子的参数(质量、刚度和阻尼系数)。此外，为了考虑对转子行为影响的流体动力润滑的影响，通过基于雷诺方程使用径向轴承模型获得径向轴承的参数(刚度和阻尼系数)。在此，有限差分方法可以用于获得径向轴承模型的近似解的方法。此外，通过使用旋转设备的增加速度(加速)数据获得在转子-径向轴承-基座模型中包括的基座参数(质量、刚度和阻尼系数)。此外，此时，初始外力(例如失准或失衡值)同时受估计，并且用作诊断参考值。故此，当确定转子、径向轴承和基座参数时，只要旋转设备自身中不存在异常，参数就不改变，并且可以通过使用转子-径向轴承-基座模型和轴承壳体的振动加速度测量值估计外力的变化。此外，可以通过将估计值与初始外力估计值进行比较诊断旋转设备的异常状态。此外，通过使用初始外力和旋转轴的振动位移测量值，可以获得径向轴承的参数，并且可以通过将其与初始参数值进行比较诊断旋转设备的异常状态。在此，在描述根据本专利技术的径向轴承模型中，径向轴承的性质通常分类为静态稳定状态特性和动态特性。此时，静态特性可以包括Sommerfeld数、取向角、摩擦损耗等。此外，通过8个动态系数(刚度和阻尼系数)获知代表性动态特性，并且可以通过使用轴承的几何形状计算这些特性。具体地说，与油膜有关的动态系数是径向轴承的主要特性，并且这些系数显著影响转子-轴承系统的动态行为。此外，轴承力(其表示轴承油膜施加在径向轴承上的约束力)是径向的位置和速度的函数，并且可以用8个动态系数和位移(x，y)得以表示。[方程1][方程2]其中，Fx和Fy分别是x和y方向上的轴承力，并且8个动态系数的定义如下。[方程3][方程4]同时，图2是示出根据实施例的径向轴承动态系数的概念图，并且图3是根据实施例的用于使用有限差分方法计算径向轴承动态系数的流程图。此外，图4是示出根据实施例的转子-轴承-基座系统的概念图。如图2和图3所示，径向轴承的动态系数在转子轴承系统的动态性能中是主导的，并且在动力学分析中非常重要。由于编程和理解有限差分方法并不困难，因此有限差分方法通常用于求解雷诺方程。图3是用于使用有限差分方法从雷诺方程和由方程1至4构造的径向轴承模型计算径向轴承动态系数的流程图。在此，详细描述转子-径向轴承-基座模型。图4示意性描绘转子-径向轴承-基座系统的概念，并且转子-径向轴承-基座系统的运动方程如以下方程5表示的那样。[方程5]在此，方程5的Z是由质量、阻尼和刚度值构造的动态刚度矩阵。此外，下标b和i分别表示轴承和内部连接点的自由度。F、R和B表示基座、转子和轴承。r是响应，并且f是由于失衡而施加的力和由于失准引起的力的组合。在此，在仅对轴承的位置执行测量的情况下，可以移除项rF，i，并且基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过转子‑轴承‑基座模型诊断旋转设备的方法，所述方法包括：将旋转设备仿真为转子系统；形成用于所述转子系统的数学模型；通过所述数学模型和所述旋转设备的振动测量值估计所述旋转设备的状态；以及根据估计值的变化诊断所述旋转设备中的异常。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.29 KR 10-2016-01103141.一种用于通过转子-轴承-基座模型诊断旋转设备的方法，所述方法包括：将旋转设备仿真为转子系统；形成用于所述转子系统的数学模型；通过所述数学模型和所述旋转设备的振动测量值估计所述旋转设备的状态；以及根据估计值的变化诊断所述旋转设备中的异常。2.如权利要求1所述的用于通过转子-轴承-基座模型诊断旋转设备的方法，其中，将所述转子系统仿真为包括转子、径向轴承和轴承壳体的基座。3.如权利要求2所述的用于通过转子-轴承-基座模型诊断旋转设备的方法，其中，形成所述数学模型的步骤包括：通过使用有限元方法计算所述转子的参数；以及基于雷诺方程计算所述径向轴承的参数。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：金良锡，金大雄，金范年，朴永燮，朴致勇，金钟石，金衡均，李炳伍，金址仁，崔南寓，柳智秀，张喜胜，申有秀，
申请(专利权)人：韩国水力原子力株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR