确定光纤振动监视器传感器拍频的方法技术

一种用来确定固定到发电机上的振动检测系统的拍频的方法，其特征在于这些步骤：产生表示发电机的振动频率和幅值的振动信号；和通过存贮和处理时间间隔数据从振动信号中获得拍频。上述数据代表振动信号过零之间的时间间隔。发电机（１０）、光学振动传感器（２）和计算机（１４）构成振动检测系统（１６），对该计算机编程来分析该时间间隔数据，从而获得拍频。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及到发电机，尤其涉及到监视发电机振动情况的一种系统。1992年9月15日公开的题为“连续校验光振动传感器的方法”的美国专利第5，146，776号，公开了一种用来自动校验光纤振动监视器(FOVM)的系统，该监视器利用一个悬装的栅板(grid)，该栅板被固定到一台发电机上。该栅板以一个这样的频率遮断光束，该频率与传感器在单个驱动频率(即120Hz)上的振幅成正比。该专利教导了如何通过测量发电机端部绕组(end-winding)的振幅在早期阶段就能检出发电机的异常状况。这使得能够进行维修来避免对发电机的损坏，并使故障时间减至最小。简言之，该系统利用在“极端”(extrema)上的信号幅值来确定拍(beat)频。该极端是当栅板绕其平衡位置振荡时，该栅板运动上的最远点。因为极端是栅板在反向前瞬时进入静止的地方，所以频率调制的输出信号的最大波长(即在波形中过零点被分开最远的点)对应该极端。当拍幅变得大到足以导致折叠(fold-over)时使拍频失真。本专利技术试图解决这一问题。当在极端上的信号出现在靠近信号峰值时，这个问题也会与小拍幅有关而出现。当出现折叠时，它们干扰通过极端而确定的拍信号，使得确定拍频变得极其困难，因此，精确地确定传感器的共振频率实际上是不可能的。此外，共振频率随温度和传感器的寿命漂移(改变)。所以，人们不能确保该传感器的共振频率是否是其设计值。必须在发电机工作的同时，现场测量共振频率。因此，本专利技术的一个主要目的是提供一个用于在有高拍幅的环境下确定FOVM传感器拍频的系统。本专利技术的另一个目的是提供一个这样的系统，该系统也能确定FOVM传感器拍频，但拍幅小，且在极端上产生的信号接近信号峰值。这些目的基于下述考虑方案，本专利技术属于一种这样的方法，该方法用来确定在振动传感系统上的拍频，该传感系统固定到设备上，其特征在于以下步骤产生表示设备的振动频率和幅值的振动信号;以及通过把时间间隔数据存贮和处理从振动信号中获得拍频，该时间间隔数据代表振动信号过零之间的时间间隔。从下面最佳实施例的描述将使本专利技术变得更加易于理解，上述最佳实施例仅以举例的方式在相应的附图中加以表示，其中附图说明图1是作为用于一台发电机上的FOVM示意图;图2是光学振动传感器12的更加详细的示意图;图3A-3H是一组波形图，这些波形图表明根据本专利技术的、用于确定FOVM传感器的拍频的装置所提供的改进特性;图4A-4D集合起来是一个本专利技术最佳执行过程的流程图。本专利技术提供一种用于FOVM系统的方法，该系统用于测量在极端处的栅板运动。利用此后要描述的方法的系统被描绘在图1中。发电机10、光学振动传感器12、和计算机14构成了振动检测系统16。简要地讲，该系统如下所述光学振动传感器12被直接安装到发电机10的端部绕组17上。巨大的激励机(exciter)端部和透平机端部以及发电机的端部线匝(end-turns)被结成一体装入半脊形的(semi-ridged)筐式机壳里，来防止120Hz振动的破坏作用，上述120Hz振动是从转子场耦合进该系统中的。传感器监视端部线匝的振动，在存在破坏性的振动等级或在振动等级增加时提供告警信号。然后通过负载管理或改变冷却气体温度直至为发电机安排停车，来控制振动。图2以更加详细的方式描绘了光学振动传感器12。该光学振动传感器12从光缆18中接收光线。该传感器包括一个壳体20和一个光-数转换单元22。壳体20包括一个内扁弹簧24和一个栅板组件26。内扁弹簧24和栅板组件16具有高于120Hz的固有共振频率。最好是，如果用于60Hz的发电机，该共振频率大约为132Hz。虽然原理同50Hz设备一样，但下面的讨论是假定发电机产生60Hz的电力。当内扁弹簧振动时，该栅板组件26上下运动，产生光脉冲。在一个给定时间间隔上产生的光脉冲数正比于所测量的120Hz振动(在欧洲100Hz)的振幅。该栅板组件26具有平均分布的以10密耳隔开的栅板开口。因此，在一个给定时间间隔上产生的光脉冲数是传感器的共振频率和栅板从其平衡位置上摆动的距离的函数。光脉冲从外壳20出来经光缆18到光-电转换单元22。该光电转换单元22根据普通的方法把光脉冲转换成数字信号。例如，采用光控二极管将光脉冲变成电信号，然后又将电信号变为数字频率输出信号，输出信号波形采取频率调制的正弦波波形。更进一步讲，通过120Hz激励和传感器共振频率的混合对信号进行轻微的频率调制。该系统对形式为sin(2πfBt)的三角函数进行拍信号峰值的曲线拟合以决定拍频fB。然后使用拍频校验该系统。特别是，该系统计算出放大因数。Mo＝(120/fo)2/(1-(120/fo)2)，其中传感器的共振频率由下式给出f0＝120Hz+fB。因此，光学振动传感器的共振频率f0决定该放大因数M0。为了获得由于120Hz上的振动导致的发电机的实际位移，测量到的振幅(即，由光脉冲信号确定的)必须用该放大因数去除。注意有关M0的等式是从光脉冲频率和栅板的振幅之间的相互关系(correlation)导出的，上述关系对于由受让人(西屋)所用的栅板扁弹簧几何尺寸来讲，可以这样表示振动的振幅＝fLP×1密耳/180Hz，在此fLP是光脉冲频率(Hz)。这个等式对于具有10密耳栅间隙的栅板组件是可用的。简而言之，该系统使用在“极端”处的信号振幅来决定拍频。这些极端是当栅板绕其平衡位置振荡时栅板运动的最远点，在频率调制的输出信号上的最长的波长(即，在波形上过零点被分开最大的点)对应该极端，这是因为极端是在反向前在栅板瞬时进入静止的地方。一个小的折叠现象的图解被表示在图3B中在现场上常出现很大的折叠。但是，对于这样大折叠的波形极端是难以想象的，并因此不加以描述。如以上所讨论的，为了确定由于在120Hz上的振动导致的发电机的实际位移，必须确定放大因数M0。为了确定该放大因数，必须精确地确定传感器的共振频率(f0+fB)。图3C描绘了一个举例的传感器波形(电压振幅跨越二个周期)。也表示出对应上极端和下极端的极端间隔。上极端用“X”(位置极端)或线“A”(时间间隔极端)来代表，而下极端间隔由“O”或线“B”代表。应注意到，上极端可由图3C中的距离X(即从0到X的距离)或时间间隔A完全等同地代表。同样，下极端能由距离O或时间间隔B来代表。由于下列原因，在此将使用时间间隔表示。如果使用极端的位置表示的话，当X到达P(图的顶点)并折反(注意X不可能超过A)时没有折叠发生。如果使用极端的时间间隔表示的话，当X＝O和A突然从一大值变成小值时出现折叠，反之亦然。它们是几乎等效的，而这两种表示是确定极端的确实不同的方法，但是，位置表示不以线性方式表现，而时间间隔表示则是。所以，如果拍幅慢慢增加的话，X会增加，到达P，然后变小，这个X上的变化对于拍幅是非线性的，即，当增加拍幅时，X倾向于在P处“挂起来”(hang-up)，这是由于对栅板围绕光通过位置之处光传感器所接收的满强度光所造成。在下极端上，它对于在两个相邻缝隙之间的档条(stop)而出现，即，该挡条能移动，但对于栅板的某些小的摆动来讲它仍可阻挡光线。因此，当拍动使栅板绕一平均位置振荡达到每个极端时，这个时间间隔变化类似于在极端上的信号振幅的变化。当拍幅或振幅使本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于装到设备（１０）上的确定振动检测系统（１２、１４）中的拍频的方法，其特征在于具有下述步骤：（ａ）产生表示该设备振动频率和幅值的一个振动信号；及（ｂ）通过存贮和处理时间间隔数据从振动信号中获得一拍频，上述时间间隔数据代表振动信号过 零之间的时间间隔。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：米查尔特德迟里，
申请(专利权)人：西屋电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]