一种旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取方法，属于水电机组在线监测技术领域，包括利用HU不变矩方法对不同工况下的水电机组主轴轴心轨迹进行特征提取，从而对轴心轨迹形状自动识别，得出水电机组的标准轴心轨迹图；获取包括所述标准轴心轨迹图的水电机组数据信息，并与水电机组不同运行工况下的各单元标准区间数据进行对比和分析，得出水电机组工作情况；根据水电机组工作情况选择是否启动报警程，本发明专利技术算法简单，计算量小，识别精度高，轴心轨迹形状自动识别对于机组故障诊断自动化具有重要意义。动化具有重要意义。动化具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取方法及系统，属于水电机组在线监测


技术介绍

[0002]水电机组是一个由水力、机械、电气、控制及辅助等相互关联和相互作用的多个设备构成的一个有机整体，其运行不仅受到整体中的各个设备的影响，同时还受到各个设备之间存在的各种力的、热的、机械的、电磁的、控制的等方面相互作用的影响。而大容量机组结构更加复杂，诱发机组故障的原因多种多样，需要从全局的角度出发，全面、准确地掌握机组运行状态。另一方面，在以往的水电机组在线监测研究与应用中，各类专项监测单元通常是相互独立地监测机组某一子系统或设备，各专项监测单元之间缺乏协作能力，在实际应用中无法对机组运行过程中的异常做出同步响应，容易造成异常过程期问机组某些设备重要信息的遗失，不利于对机组运行状态做出准确地分析与评估。
[0003]依托状态监测技术的广泛应用,大量包含机组运行信息的过程数据被保存下来，成为人们研究机组运动特性、评价机组性能和发现机组潜在故障的重要资源。现阶段很难实现机组故障的准确定位。与此同时，现场人员首先关注的是机组是否存在异常。如何有效利用这些监测数据，及时、准确地检测机组异常和发现潜在隐患，指导机组检修和避免故障发生。
[0004]发电机转子轴心轨迹是指主轴轴心上的一点相对于轴承座运动而形成的轨迹。轴心轨迹形状自动识别对于机组故障诊断自动化具有重要意义。特征不变量的提取则是轴心轨迹形状自动识别研究中的重点。1962年，M.K.Hu提出了具有平移、旋转、比例缩放不变性的7个不变矩函数。1993年，Jan Flusser与Tomas Suk提出了仿射不变矩。这两种算法因算法简单，计算量小，识别精度高等优点被广泛应用在图像识别领域。
[0005]在对水电机组进行输入量的采集的过程中受到干扰信号的影响，得出水电机组的轴心轨迹图较为模糊，影响工作人员对水电机组的故障的判断，且现有的水电机组由于制造安装工艺不良、维护不当、老化、环境等各种因素影响，并随着机组运行年限增加，机组的性能将不断退化。在其整个生命周期内，水电机组不可避免将发生故障。因自身故障导致的非计划停运等事故，会给发电企业造成严重经济损失，影响着电站机组及电力系统的安全运行。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取方法及系统，算法简单，计算量小，识别精度高，轴心轨迹形状自动识别对于机组故障诊断自动化具有重要意义。
[0007]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取方法，包括：
[0009]利用HU不变矩方法对不同工况下的水电机组主轴轴心轨迹进行特征提取，从而对轴心轨迹形状自动识别，得出水电机组的标准轴心轨迹图；
[0010]获取包括所述标准轴心轨迹图的水电机组数据信息，并与水电机组不同运行工况下的各单元标准区间数据进行对比和分析，得出水电机组工作情况；
[0011]根据水电机组工作情况选择是否启动报警程序。
[0012]进一步的，利用HU不变矩方法对不同工况下的水电机组主轴轴心轨迹进行特征提取，从而对轴心轨迹形状自动识别，得出水电机组的标准轴心轨迹图，包括:
[0013]输入轴心轨迹原始数据，计算得到轴心轨迹的二、三阶距和相应阶的中心矩；
[0014]对二阶及三阶的中心矩进行归一化处理并进行组合，构造出一组改进HU不变矩；
[0015]输出该组改进HU不变矩与标准区间数据进行对比，进而根据最接近的一组标准区间数据获取对应的轴心轨迹图。
[0016]进一步的，所述水电机组数据信息还包括运转设备故障、振动、泄漏及电气局部放电所产生的高频信号信息、不同工况下的电机定转子之间的空隙形成的磁路产生的电流值信息、不同工况下的水电机组的轴承出口油温、轴瓦温度、水电机组入口风温信息。
[0017]进一步的，所述水电机组数据信息与水电机组不同工况下的各单元标准区间数据进行对比和分析后，生成水电机组详细的分析报告。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取装置，包括：
[0019]轴心轨迹图像监测单元，用于利用HU不变矩方法对不同工况下的水电机组主轴轴心轨迹进行特征提取，从而对轴心轨迹形状自动识别，得出水电机组的标准轴心轨迹图；
[0020]多线程协作控制单元，用于获取包括所述标准轴心轨迹图的水电机组数据信息，并与水电机组不同运行工况下的各单元标准区间数据进行对比和分析，得出水电机组工作情况；
[0021]计算机，用于根据水电机组工作情况选择是否启动报警程序。
[0022]第三方面，本专利技术提供一种旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取系统，包括：
[0023]轴心轨迹图像监测单元，用于利用HU不变矩方法对不同工况下的水电机组主轴轴心轨迹进行特征提取，从而对轴心轨迹形状自动识别，得出水电机组的标准轴心轨迹图；
[0024]数据采集卡，用于将轴心轨迹图像监测单元的信息采集汇总；
[0025]多线程协作控制单元，用于将数据采集卡内部的水电机组数据信息提取并与水电机组不同工况下的各单元标准区间数据进行对比和分析，得出水电机组工作情况；
[0026]计算机，用于接收多线程协作控制单元发送的水电机组工作情况，根据水电机组工作情况选择是否启动报警程序。
[0027]进一步的，所述数据采集卡通过USB、PXI、PCI、PCI Express、火线1394、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太网、无线网络总线接入计算机。
[0028]进一步的，还包括与轴心轨迹图像监测单元并立且一同对水电机组进行日常检测和故障排查的局部放电监测单元、气隙监测单元以及温度检测单元，所述局部放电监测单元、气隙监测单元以及温度监测单元均与数据采集卡通信连接，传递数据至数据采集卡；
[0029]所述局部放电监测单元用于对不同工况下的水电机组进行安全监测，水电机组的局部放电情况通过局放仪感测出运转设备故障、振动、泄漏及电气局部放电所产生的高频信号，选择椭圆、直线显示方式，静态对一周波试验电压的局部放电脉冲详细测量、观测、分
析；
[0030]所述气隙监测单元通过气隙传感器用于对不同工况下的电机定转子之间的空隙形成的磁路产生的电流值进行监测；
[0031]所述温度监测单元通过温度传感器对不同工况下的水电机组的轴承出口油温、轴瓦温度、水电机组入口风温进行监测。
[0032]进一步的，所述局部放电监测单元、气隙监测单元、温度监测单元以及轴心轨迹图像监测单元均为多线程协作控制单元中的每一条线程，而多线程协作控制单元控制每一条线程的工作流程，引导其内部的每一条线程自动去对应的各单元的标准区间进行比对；
[0033]若数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取方法，其特征在于，包括：利用HU不变矩方法对不同工况下的水电机组主轴轴心轨迹进行特征提取，从而对轴心轨迹形状自动识别，得出水电机组的标准轴心轨迹图；获取包括所述标准轴心轨迹图的水电机组数据信息，并与水电机组不同运行工况下的各单元标准区间数据进行对比和分析，得出水电机组工作情况；根据水电机组工作情况选择是否启动报警程序。2.根据权利要求1所述的旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取方法，其特征在于：利用HU不变矩方法对不同工况下的水电机组主轴轴心轨迹进行特征提取，从而对轴心轨迹形状自动识别，得出水电机组的标准轴心轨迹图，包括:输入轴心轨迹原始数据，计算得到轴心轨迹的二、三阶距和相应阶的中心矩；对二阶及三阶的中心矩进行归一化处理并进行组合，构造出一组改进HU不变矩；输出该组改进HU不变矩与标准区间数据进行对比，进而根据最接近的一组标准区间数据获取对应的轴心轨迹图。3.根据权利要求1所述的旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取方法，其特征在于：所述水电机组数据信息还包括运转设备故障、振动、泄漏及电气局部放电所产生的高频信号信息、不同工况下的电机定转子之间的空隙形成的磁路产生的电流值信息、不同工况下的水电机组的轴承出口油温、轴瓦温度、水电机组入口风温信息。4.根据权利要求1所述的旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取方法，其特征在于：所述水电机组数据信息与水电机组不同工况下的各单元标准区间数据进行对比和分析后，生成水电机组详细的分析报告。5.一种旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取装置，其特征在于，包括：轴心轨迹图像监测单元，用于利用HU不变矩方法对不同工况下的水电机组主轴轴心轨迹进行特征提取，从而对轴心轨迹形状自动识别，得出水电机组的标准轴心轨迹图；多线程协作控制单元，用于获取包括所述标准轴心轨迹图的水电机组数据信息，并与水电机组不同运行工况下的各单元标准区间数据进行对比和分析，得出水电机组工作情况；计算机，用于根据水电机组工作情况选择是否启动报警程序。6.一种旋转机械轴心轨迹的改进HU不变矩提取系统，包括：轴心轨迹图像监测单元，用于利用HU不变矩方法对不同工况下的水电机组主轴轴心轨迹进行特征提取，从而对轴心轨迹形状自动识别，得出水电机组的标准轴心轨迹图；数据采集卡，用于将轴心轨迹图...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘功梅，李海军，史坤涛，孙尔军，洪礼聪，刘镖峰，朱传古，郑慧娟，
申请(专利权)人：中国三峡建工集团有限公司南京南瑞水利水电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：