基于多特征融合的轴流定桨式发电机组推力轴承保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多特征融合的轴流定桨式发电机组推力轴承保护方法，其包括：测算水轮发电机组的动态抬机量、推力头翻转角、推力瓦倾斜度、镜板波浪度和主轴与镜板不垂直度；若出现动态抬机量大于预设的动态抬机量阈值、推力头翻转角大于预设的推力头翻转角阈值、推力瓦倾斜度大于预设的推力瓦倾斜度阈值、镜板波浪度大于预设的镜板波浪度阈值、主轴与镜板不垂直度大于预设的主轴与镜板不垂直度阈值其中任意一种情况，则输出报警信号。本发明专利技术更加全面的反映了机组推力轴承运行状态、健康状况，从而可以对推力轴承运行中存在的潜在缺陷和问题进行准确的评估和预判，确保推力轴承运行的稳定性和安全性。

Thrust bearing protection method of axial flow fixed blade generator based on multi feature fusion

【技术实现步骤摘要】
基于多特征融合的轴流定桨式发电机组推力轴承保护方法
本专利技术涉及轴流式水轮发电机组推力轴承领域。更具体地说，本专利技术涉及一种基于多特征融合的轴流定桨式发电机组推力轴承保护方法。
技术介绍
轴流式水轮机是指水流由轴向进入转轮，沿其叶片自轴向流出，将水流能量转换为机械能的反击式水轮机。推力轴承作为轴流式水轮发电机的关键部件，为水轮发电机组的转动部分重量和水推力提供支持，其运行状态直接决定着机组运行的安全性和稳定性。国外水力发电机组故障统计数据表明，因为轴承(推力轴承)运行故障带来机组的事故停机甚为普遍，约占水力机械设备总故障的1/2，把它列为可靠程度最低的重要部件。由于缺乏对于推力轴承的有效监测手段，故无法对故障实现有效的监视、定位和预警。目前国内外对于推力轴承的监测主要集中在对于推力瓦的监测上，且这种监测还处于初级阶段，大部分的监测系统仅停留在推力瓦温和油温的监测上，对于推力轴承的其他重要运行参数，如镜板波浪度、机组抬机量、推力头镜板配合不当、主轴与镜板不垂直和推力瓦倾斜度及倾斜方位等核心监测参数，目前还处于空白阶段，难以实施在线监测，且仍有待进一步的开发和研究。因此为满足目前机组的运行稳定性需求研究一种基于多特征融合的轴流定桨式发电机组推力轴承保护方法用于推力轴承在线监测，实现对轴流定桨式水轮发电机推力轴承运行状态的全面监测已经迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种基于多特征融合的轴流定桨式发电机组推力轴承保护方法，实现对机组推力轴承运行状态、健康状况的全面实时监测，对推力轴承运行中存在的潜在缺陷和问题进行评估和预判，确保推力轴承运行的稳定性和安全性。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种基于多特征融合的轴流定桨式发电机组推力轴承保护方法，其包括：测算水轮发电机组的动态抬机量、推力头翻转角、推力瓦倾斜度、镜板波浪度和主轴与镜板不垂直度；比较动态抬机量与预设的动态抬机量阈值、推力头翻转角与预设的推力头翻转角阈值、推力瓦倾斜度与预设的推力瓦倾斜度阈值、镜板波浪度与预设的镜板波浪度阈值、主轴与镜板不垂直度和预设的主轴与镜板不垂直度阈值；若出现动态抬机量大于预设的动态抬机量阈值、推力头翻转角大于预设的推力头翻转角阈值、推力瓦倾斜度大于预设的推力瓦倾斜度阈值、镜板波浪度大于预设的镜板波浪度阈值、主轴与镜板不垂直度大于预设的主轴与镜板不垂直度阈值其中任意一种情况，则输出报警信号。优选的是，测算水轮发电机组的动态抬机量的方法包括：在推力轴承的镜板下方沿周向均匀间隔的设置3只动态抬机量传感器，用以测量动态抬机量传感器与镜板的间隙值；获取水轮发电机组被高压油顶起前，动态抬机量传感器与镜板的间隙值D01、D02、D03；获取水轮发电机组被高压油顶起后，水轮发电机组转速开始增加时，动态抬机量传感器与镜板的间隙值D1、D2、D3；计算水轮发电机组的动态抬机量优选的是，测算水轮发电机组的推力头翻转角的方法包括：水轮发电机组以额定转速运行时，获取上导摆度相位或上机架振动1X相位水轮发电机组以50％额定转速运行时，获取上导摆度相位或上机架振动1X相位计算水轮发电机组的推力头翻转角优选的是，测算水轮发电机组的推力瓦倾斜度的方法包括：设置每只动态抬机量传感器在水轮发电机组旋转一周过程中的测量次数为n次；获取3只动态抬机量传感器在水轮发电机组旋转一周过程中每次测量得到的数据C1i、C2i、C3i，1≤i≤n，计算水轮发电机组在旋转一周过程中每个传感器测量时的平均位移值变化量：计算水轮发电机组在旋转一周过程中的最大镜板位移值和最小镜板位移值当水轮发电机组旋转x周后，计算水轮发电机组的推力瓦倾斜度其中，1≤j≤x，Clj为水轮发电机组旋转x周中第j周的最大镜板位移值，Chj为水轮发电机组旋转x周中第j周的最小镜板位移值。优选的是，当水轮发电机组的推力瓦倾斜度大于预设的推力瓦倾斜度阈值时，还输出推力瓦倾斜度方位。优选的是，测算水轮发电机组的镜板波浪度的方法包括：当水轮发电机组旋转x周后，计算水轮发电机组的镜板波浪度其中，1≤j≤x，Chj为水轮发电机组旋转x周中第j周的最小镜板位移值。优选的是，测算水轮发电机组的主轴与镜板不垂直度的方法包括：当水轮发电机组旋转x周后，计算水轮发电机组的主轴与镜板不垂直度其中，1≤j≤x，Chj为水轮发电机组旋转x周中第j周的最小镜板位移值。优选的是，当水轮发电机组的主轴与镜板不垂直度大于预设的主轴与镜板不垂直度阈值时，还输出主轴与镜板不垂直度方位。优选的是，预设的推力头翻转角阈值为90°或270°。优选的是，预设的推力瓦倾斜度阈值为30μm，预设的镜板波浪度阈值为30μm，预设的主轴与镜板不垂直度阈值为30μm。本专利技术至少包括以下有益效果：通过对水轮发电机组的动态抬机量、推力头翻转角、推力瓦倾斜度、镜板波浪度和主轴与镜板不垂直度这几个指标的在线监测，更加全面的反映了机组推力轴承运行状态、健康状况，从而可以对推力轴承运行中存在的潜在缺陷和问题进行准确的评估和预判，确保推力轴承运行的稳定性和安全性。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术所述保护方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本专利技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本保护方法致力于实现对能够体现推力运行稳定性的核心参数的监测和报警保护，包括机组动态抬机量、镜板波浪度、主轴与镜板不垂直度、推力瓦倾斜度及倾斜方位计算评价和推力头镜板配合不当计算评价与报警保护等。1、机组动态抬机量在导叶关闭时，由于水流的惯性作用，会在转轮室中产生一段真空，同时水流在下游水压力作用下减速停止并反向运动，撞击转轮叶片，引起向上的水力冲击，即所谓的反水锤，只要反向轴向力大于机组转动部分的总重量，就会使机组转动部分被抬起一定高度，此现象称为抬机。抬机现象是轴流式水轮机常出现的一种现象，严重抬机对机组是有危害的，会导致水轮机叶片的断裂，顶盖损坏等,也会导致发电机电刷和集电环的损本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多特征融合的轴流定桨式发电机组推力轴承保护方法，其特征在于，包括：/n测算水轮发电机组的动态抬机量、推力头翻转角、推力瓦倾斜度、镜板波浪度和主轴与镜板不垂直度；/n比较动态抬机量与预设的动态抬机量阈值、推力头翻转角与预设的推力头翻转角阈值、推力瓦倾斜度与预设的推力瓦倾斜度阈值、镜板波浪度与预设的镜板波浪度阈值、主轴与镜板不垂直度和预设的主轴与镜板不垂直度阈值；/n若出现动态抬机量大于预设的动态抬机量阈值、推力头翻转角大于预设的推力头翻转角阈值、推力瓦倾斜度大于预设的推力瓦倾斜度阈值、镜板波浪度大于预设的镜板波浪度阈值、主轴与镜板不垂直度大于预设的主轴与镜板不垂直度阈值其中任意一种情况，则输出报警信号。/n

【技术特征摘要】
1.基于多特征融合的轴流定桨式发电机组推力轴承保护方法，其特征在于，包括：
测算水轮发电机组的动态抬机量、推力头翻转角、推力瓦倾斜度、镜板波浪度和主轴与镜板不垂直度；
比较动态抬机量与预设的动态抬机量阈值、推力头翻转角与预设的推力头翻转角阈值、推力瓦倾斜度与预设的推力瓦倾斜度阈值、镜板波浪度与预设的镜板波浪度阈值、主轴与镜板不垂直度和预设的主轴与镜板不垂直度阈值；
若出现动态抬机量大于预设的动态抬机量阈值、推力头翻转角大于预设的推力头翻转角阈值、推力瓦倾斜度大于预设的推力瓦倾斜度阈值、镜板波浪度大于预设的镜板波浪度阈值、主轴与镜板不垂直度大于预设的主轴与镜板不垂直度阈值其中任意一种情况，则输出报警信号。


2.如权利要求1所述的基于多特征融合的轴流定桨式发电机组推力轴承保护方法，其特征在于，测算水轮发电机组的动态抬机量的方法包括：
在推力轴承的镜板下方沿周向均匀间隔的设置3只动态抬机量传感器，用以测量动态抬机量传感器与镜板的间隙值；
获取水轮发电机组被高压油顶起前，动态抬机量传感器与镜板的间隙值D01、D02、D03；
获取水轮发电机组被高压油顶起后，水轮发电机组转速开始增加时，动态抬机量传感器与镜板的间隙值D1、D2、D3；
计算水轮发电机组的动态抬机量


3.如权利要求1所述的基于多特征融合的轴流定桨式发电机组推力轴承保护方法，其特征在于，测算水轮发电机组的推力头翻转角的方法包括：
水轮发电机组以额定转速运行时，获取上导摆度相位或上机架振动1X相位
水轮发电机组以50％额定转速运行时，获取上导摆度相位或上机架振动1X相位
计算水轮发电机组的推力头翻转角


4.如权利要求2所述的基于多特征融合的轴流定桨式发电机组推力轴承保护方法，其特征在于，测算水轮发电机组的推力瓦倾斜度的方法包括：
设置每只动态抬机量传感器在水轮发电机组旋转一周过程中的测量次数为n次；
获取3只动态抬机量传感器在水轮发电机组旋转一周过程中每次测量得到的数据C1i、C2i、C3i，1≤i...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永会，任继顺，汪洋，鲍峰，张民威，崔悦，何继全，王振鑫，刘蕊，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网新源水电有限公司，松花江水力发电有限公司吉林白山发电厂，北京和立智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11