一种处理汽轮机叶片振动信号触发时刻的时域计算方法技术

一种处理汽轮机叶片振动信号触发时刻的时域计算方法，属于汽轮机检测技术领域。为解决非均匀性的汽轮机叶片的触发时刻计算不准确的问题。本发明专利技术现场叶片振动监测系统采集数据，包括时间列数据和信号列数据；使用两次hampel滤波器去除采集的信号列数据的野点，使用固定的数据间隔对去除野点后的信号列数据进行重采样，对得到的重采样后的信号列数据进行多次平滑滤波处理，对得到的平滑滤波处理后的信号列数据进行升降序标定，求取极大值和极小值，识别出上包络线和下包络线；将得到的包络线乘以一个系数作为信号的触发线，与得到的平滑滤波处理后的信号列数据与触发线的交点作为汽轮机叶片振动信号触发时刻。本发明专利技术具有较好的适用性。较好的适用性。较好的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种处理汽轮机叶片振动信号触发时刻的时域计算方法


[0001]本专利技术属于汽轮机检测
，具体涉及一种处理汽轮机叶片振动信号触发时刻的时域计算方法。

技术介绍

[0002]汽轮机是一个旋转机械，目前各个汽轮机制造厂商都在汽轮机末级叶片的径向位置安装了非接触式的距离传感器，达到监测汽轮机叶片振动的目的，由于汽轮机叶片与叶片之间存在缝隙，所以采集出来的信号是周期性的信号，监测汽轮机叶片的算法中很重要的一个数据是触发时刻，即每一支叶片通过传感器的时刻。
[0003]常规计算汽轮机叶片触发时刻的方法是设定固定的触发门限，信号与门限重合的时刻作为此支叶片的通过时刻，但由于实际信号波动性很大并且不光滑，导致在临近的两个点触发出两个时间点信号，为了避免以上问题，常规计算方法为增加了一个频域滤波器，信号通过一个或者多个滤波器，使得到的数据更加平滑，计算触发时刻。但是常规计算方法在识别触发时刻时存在三个问题，问题一为在使用频域的方法滤波时，经过组合的滤波器后，波形和原始波形相差很大，导致计算的触发时刻不准确；问题二为触发门限是固定值，当原始信号存在微小的波动时，计算的触发时刻不准确；问题三为由于汽轮机叶片安装非均匀性的问题，使初始时刻某几支叶片与传感器的距离与其他叶片不一致，进而导致信号波动进一步增大，此情况的叶片信号和触发门限完全不相交，导致触发时刻缺失，影响后续功能实现。前两个问题虽然计算的时刻有所偏离，但通过常规方法能够识别出来，但是如果出现问题三，继续使用常规方法没办法达到识别要求。

技术实现思路

>[0004]本专利技术要解决的问题是非均匀性的汽轮机叶片的触发时刻计算不准确的问题，提出一种处理汽轮机叶片振动信号触发时刻的时域计算方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种处理汽轮机叶片振动信号触发时刻的时域计算方法，包括如下步骤：
[0007]S1、现场叶片振动监测系统采集数据，包括时间列数据和信号列数据；
[0008]S2、使用两次hampel滤波器去除步骤S1采集的信号列数据的野点，得到去除野点后的信号列数据；
[0009]S3、使用固定的数据间隔对步骤S2去除野点后的信号列数据进行重采样，得到重采样后的时间列数据和信号列数据；
[0010]S4、对步骤S3得到的重采样后的信号列数据进行多次平滑滤波处理，得到平滑滤波处理后的信号列数据；
[0011]S5、对步骤S4得到的平滑滤波处理后的信号列数据进行升降序标定，求取极大值和极小值，识别出上包络线和下包络线；
[0012]S6、将步骤S5得到的包络线乘以一个系数作为信号的触发线，与步骤S4得到的平
滑滤波处理后的信号列数据与触发线的交点作为汽轮机叶片振动信号触发时刻。
[0013]进一步的步骤S1中现场叶片振动监测系统采集数据的方法为通过磁拉式位移传感器采集现场叶片振动数据，然后经过数字采集器储存到本地服务器中，得到的时间列数据和信号列数据的公式为：
[0014]T＝(t1,t2...t
n
‑1,t
n
)
[0015]Y＝(y1,y2...y
n
‑1,y
n
)
[0016]其中，T为时间列数据，Y为信号列数据，t1,t2...t
n
‑1,t
n
分别为时刻，y1,y2...y
n
‑1,y
n
分别为对应时刻的信号数据，n为数据的个数。
[0017]进一步的，步骤S2的具体实现方法包括如下步骤：
[0018]S2.1、设置hampel滤波器的参数，所述hampel滤波器的参数包括窗口大小K和标准差系数N
σ
；
[0019]S2.2、对于步骤S1采集到的t
i
时刻的信号数据y
i
(i∈1,2...n)，均匀的取y
i
两侧附近K个数值组Y
i
，Y
i
表示为计算Y
i
的中位数m
i
和标准差σ
i
；
[0020]S2.3、对信号数据y
i
进行hampel滤波器滤波，滤波后的信号数据为若
[0021]|y
i
‑
m
i
|＞N
σ
×
σ
i
时，取中位数m
i
，否则维持原信号数据不变，hampel滤波器滤波的计算公式为：
[0022][0023]S2.4、再次设置hampel滤波器的参数，重复步骤S2.2
‑
S2.3，进行第二次hampel滤波器滤波，经过2次hampel滤波后，信号数据为
[0024]进一步的，步骤S2.1中第一次hampel滤波的K的取值范围为400
‑
500，N
σ
的取值范围为2
‑
3，步骤S2.4中第二次hampel滤波的K的取值范围为40
‑
50，N
σ
的取值范围为0.5
‑
1。
[0025]进一步的，步骤S3数据重采样的数据间隔k
c
的取值范围为100
‑
150，重采样后数据为h个，重采样后的时间列数据T
c
和信号列数据Y
c
表示如下：
[0026][0027][0028]其中，分别为重采样时刻，分别为对应时刻的重采样信号数据，h为数据的个数。
[0029]进一步的，步骤S4的平滑滤波处理为对重采样信号数据进行均值滤波处理，使用的方法为五点三次平滑滤波法，计算公式为：
[0030][0031][0032][0033][0034][0035]其中，为滤波后的信号数据；多次平滑滤波处理的次数为8
‑
10次，滤波后信号数据具有较好的平滑性，一个叶片周期的信号数据存在一个波峰和波谷值。
[0036]进一步的，步骤S5的具体实现方法包括如下步骤：
[0037]S5.1、对滤波后的信号数据中的数据，先将前后两个数据作差，得到其计算公式为：
[0038][0039]S5.2、然后由Y
d
计算得到升降序标定的信号数据其中Y
d
差值大于0则Y
s
对于的值标定为1，Y
d
差值等于0Y
s
对于的值标定为0，Y
d
差值小于0，Y
s
对于的值标定为
‑
1；
[0040]S5.3、重复步骤S5.2，记录Y
d
的数值等于2的点的时刻，以及该时刻对应的Y
b
的值，为曲线上包络的交点，记录Y
d
其中数值等于
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理汽轮机叶片振动信号触发时刻的时域计算方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、现场叶片振动监测系统采集数据，包括时间列数据和信号列数据；S2、使用两次hampel滤波器去除步骤S1采集的信号列数据的野点，得到去除野点后的信号列数据；S3、使用固定的数据间隔对步骤S2去除野点后的信号列数据进行重采样，得到重采样后的时间列数据和信号列数据；S4、对步骤S3得到的重采样后的信号列数据进行多次平滑滤波处理，得到平滑滤波处理后的信号列数据；S5、对步骤S4得到的平滑滤波处理后的信号列数据进行升降序标定，求取极大值和极小值，识别出上包络线和下包络线；S6、将步骤S5得到的包络线乘以一个系数作为信号的触发线，与步骤S4得到的平滑滤波处理后的信号列数据与触发线的交点作为汽轮机叶片振动信号触发时刻。2.根据权利要求1所述的一种处理汽轮机叶片振动信号触发时刻的时域计算方法，其特征在于：步骤S1中现场叶片振动监测系统采集数据的方法为通过磁拉式位移传感器采集现场叶片振动数据，然后经过数字采集器储存到本地服务器中，得到的时间列数据和信号列数据的公式为：T＝(t1,t2...t
n
‑1,t
n
)Y＝(y1,y2...y
n
‑1,y
n
)其中，T为时间列数据，Y为信号列数据，t1,t2...t
n
‑1,t
n
分别为时刻，y1,y2...y
n
‑1,y
n
分别为对应时刻的信号数据，n为数据的个数。3.根据权利要求1或2所述的一种处理汽轮机叶片振动信号触发时刻的时域计算方法，其特征在于：步骤S2的具体实现方法包括如下步骤：S2.1、设置hampel滤波器的参数，所述hampel滤波器的参数包括窗口大小K和标准差系数N
σ
；S2.2、对于步骤S1采集到的t
i
时刻的信号数据y
i
(i∈1,2...n)，均匀的取y
i
两侧附近K个数值组Y
i
，Y
i
表示为计算Y
i
的中位数m
i
和标准差σ
i
；S2.3、对信号数据y
i
进行hampel滤波器滤波，滤波后的信号数据为若|y
i
‑
m
i
|＞N
σ
×
σ
i
时，取中位数m
i
，否则维持原信号数据不变，hampel滤波器滤波的计算公式为：S2.4、再次设置hampel滤波器的参数，重复步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：程学亮，邵崇晖，张亦宁，郑宏伟，马义良，初世明，刘志德，尉坤，潘劭平，李光磊，李洪亮，刘洋，薛海亮，张春秀，魏红阳，翟彦凯，郭庆丰，王鑫雨，
申请(专利权)人：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：