基于应变的自同步离合器动态对中状态检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及离合器检测技术领域，公开了一种基于应变的自同步离合器动态对中状态检测方法及系统，其方法通过获取自同步离合器在啮合后两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量，通过改变自同步离合器的轴承高度，计算自同步离合器的啮合截面的弯矩变化量和剪力变化量，并计算自同步离合器的啮合截面的剪力和弯矩对其两侧的轴承标高变化的灵敏度矩阵，根据灵敏度矩阵以及啮合截面的附加弯矩、附加剪力计算自同步离合器的两侧轴承标高，根据自同步离合器的两侧轴承标高和结构参数计算自同步离合器啮合前的两侧轴承之间的动态对中偏差，从而对自同步离合器的动态对中状态进行检测，更能准确有效地反映自同步离合器啮合前的两根转轴的对中状态。合前的两根转轴的对中状态。合前的两根转轴的对中状态。

【技术实现步骤摘要】
基于应变的自同步离合器动态对中状态检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及离合器检测
，尤其涉及一种基于应变的自同步离合器动态对中状态检测方法及系统。

技术介绍

[0002]燃气轮机在发电机和汽轮机高压转子之间设置有自同步离合器，如图1所示，图1示意了燃气轮发电机组的轴承间的连接结构示意图，通过自同步离合器依靠自身机构的作用实现两侧转子的啮合或脱离啮合。当输入轴的转速倾向超过输出轴时，离合器啮合，输出轴被驱动，燃机、发电机、高压转子、中低压转子作为一个整体同步旋转；当输入轴转速倾向相对于输出轴减少时，产生反向力矩，离合器脱开，燃机和发电机同步旋转，高压转子和中低压转子同步旋转。自同步离合器结构简单，不带辅助设备并且工作可靠，提高了燃气轮发电机组发电灵活性，被广泛地用于燃气轮发电机组中。
[0003]自同步离合器两侧转轴动态对中状态对轴系振动的影响较大，主要表现在：
[0004](1)转轴对中状态变化后，两侧轴承标高会发生变化，从而改变离合器两侧轴承所承受的工作载荷。重载轴承容易出现瓦块磨损、碎瓦和瓦温高故障，导致轴承损坏；轻载轴承则容易出现油膜失稳故障，导致大幅振动。
[0005](2)转轴对中出现偏差后，离合器两侧转子处于不同心状态。啮合瞬间会产生一个较大的冲击力和冲击扭矩，影响离合器的安全运行和寿命。啮合瞬间产生的冲击力和冲击力矩同时也会诱发油膜失稳等振动故障。
[0006]为此，自同步离合器两侧转子不对中是引发离合器振动故障的重要原因，离合器两侧转子之间的对中状态是机组故障分析的重要依据。因此，需要有一种方法和装置能够检测出啮合前离合器两侧转子之间的动态对中状态，从而指导离合器的运行与调整。
[0007]目前，燃气轮发电机组自同步离合器对中状态评判主要有直接法和间接法。
[0008]直接法采用百分表法和激光法。百分表法是将百分表固定在自动自同步离合器一侧轴A上，测取另一侧轴B轮毂外圆读数，然后，将百分表固定在轴B上，测取轴A所装轮毂外圆读数。据此计算出自动自同步离合器两侧轴的对中状态。百分表法包括径向轴向法和双径向法。径向轴向法就是分别用一块表测量同心度偏差，而另一块百分表则测量角向度偏差。双径向法就是用两块百分表分别测量在对方轴的测量点处同心度偏差，通过两组数据计算出轴系的同心度和角向度偏差。激光对中方法和百分表法原理相同，但采用了更为先进精确的光学技术，减小了百分表对中法的误差。
[0009]间接法是根据啮合前后离合器两侧轴颈中心位置变化、轴承瓦温变化、振动变化来间接分析离合器两侧转轴之间的对中状态。该方法认为，对中状态存在偏差时，啮合前后离合器两侧轴颈中心位置、轴承瓦温和轴承振动将会发生变化，进而可以根据上述参量的变化情况评估离合器啮合前的对中状态。
[0010]但是，通过研究发现，百分表或激光对中方法是在静止状态下进行。重型燃机启动升速过程中，在油膜力作用下，轴颈中心会顺着旋转方向偏移并上浮。轴承承载不同、轴承
间隙和长度等结构尺寸不同，轴颈上浮量不等，导致离合器两侧转轴动态下的对中状态发生变化。同时，燃气轮发电机自同步离合器的两侧分别为发电机转子和汽轮机高压转子，汽轮机高压转子工作区域的环境温度远高于发电机转子，两侧轴承座热膨胀量不等，也会改变离合器两侧转轴之间的动态下的对中状态。静止状态下处于良好对中状态的两根转子在实际工作状态下可能处于非对中状态，即动态下是处于不对中状态。
[0011]而间接法只能做到定性分析离合器两侧转轴之间的动态对中状态，带有较强的主观性，难以做到定量分析。
[0012]综上，目前缺少对自同步离合器两侧转轴的动态对中状态进行有效检测的方法。

技术实现思路

[0013]本专利技术提供了一种基于应变的自同步离合器动态对中状态检测方法及系统，解决了目前缺少对自同步离合器两侧转轴的动态对中状态进行有效检测的方法的技术问题。
[0014]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种基于应变的自同步离合器动态对中状态检测方法，应用于燃气轮发电机组，所述燃气轮发电机组包括依次通过轴承连接的燃机转子、发电机转子、汽轮机高压转子和中低压转子，其中，自同步离合器连接于燃气轮发电机组的发电机转子和汽轮机高压转子之间，当所述自同步离合器啮合前，所述燃机转子和所述发电机转子同步旋转，所述汽轮机高压转子和所述中低压转子同步旋转；当所述自同步离合器啮合后，所述燃机转子、所述发电机转子、所述汽轮机高压转子和所述中低压转子均同步旋转；所述方法包括以下步骤：
[0015]获取所述自同步离合器在啮合后两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量；
[0016]通过所述自同步离合器两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量计算所述自同步离合器的啮合截面的附加弯矩和附加剪力；
[0017]通过改变所述自同步离合器在啮合状态下的两侧的轴承高度，获得所述自同步离合器在静态下的两侧的预设应变测量截面的弯矩变化量，从而计算所述自同步离合器的啮合截面的弯矩变化量和剪力变化量，并计算所述自同步离合器的啮合截面的剪力和弯矩对其两侧的轴承标高变化的灵敏度矩阵；
[0018]根据所述自同步离合器的啮合截面的附加弯矩、附加剪力和灵敏度矩阵计算所述自同步离合器的两侧轴承标高；
[0019]根据所述自同步离合器的两侧轴承标高和所述自同步离合器的结构参数计算所述自同步离合器啮合前的两侧轴承之间的动态对中偏差；
[0020]根据所述自同步离合器啮合前的两侧轴承之间的动态对中偏差对所述自同步离合器的动态对中状态进行检测。
[0021]优选地，获取所述自同步离合器在啮合后两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量的步骤，具体包括：
[0022]在所述自同步离合器的两侧的预设应变测量截面分别设置一个弯曲应变片，还通过全桥电路与所述弯曲应变片进行连接，获取所述弯曲应变片因对应的所述预设应变测量截面所承受的弯矩，得到截面动态弯矩信号；
[0023]获取所述自同步离合器的两侧的预设应变测量截面在啮合前和啮合后分别对应
的截面动态弯矩信号；
[0024]利用所述自同步离合器的两侧的预设应变测量截面在啮合前和啮合后分别对应的截面动态弯矩信号的平均值进行差值处理，得到所述自同步离合器在啮合后两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量。
[0025]优选地，通过所述自同步离合器两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量计算所述自同步离合器的啮合截面的附加弯矩和附加剪力的步骤，具体包括：
[0026]根据所述自同步离合器两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量通过下式分别计算所述自同步离合器的啮合截面的附加弯矩和附加剪力为：
[0027][0028][0029]式中，M
c
为附加弯矩，Q
c
为附加剪力，ΔM1、ΔM2分别为左、右侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量，l1为左侧的预设应变测量截面与啮合截面之间的最近距离，l2为右侧的预设应变测量截面与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于应变的自同步离合器动态对中状态检测方法，应用于燃气轮发电机组，所述燃气轮发电机组包括依次通过轴承连接的燃机转子、发电机转子、汽轮机高压转子和中低压转子，其中，自同步离合器连接于燃气轮发电机组的发电机转子和汽轮机高压转子之间，当所述自同步离合器啮合前，所述燃机转子和所述发电机转子同步旋转，所述汽轮机高压转子和所述中低压转子同步旋转；当所述自同步离合器啮合后，所述燃机转子、所述发电机转子、所述汽轮机高压转子和所述中低压转子均同步旋转；其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取所述自同步离合器在啮合后两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量；通过所述自同步离合器两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量计算所述自同步离合器的啮合截面的附加弯矩和附加剪力；通过改变所述自同步离合器在啮合状态下的两侧的轴承高度，获得所述自同步离合器在静态下的两侧的预设应变测量截面的弯矩变化量，从而计算所述自同步离合器的啮合截面的弯矩变化量和剪力变化量，并计算所述自同步离合器的啮合截面的剪力和弯矩对其两侧的轴承标高变化的灵敏度矩阵；根据所述自同步离合器的啮合截面的附加弯矩、附加剪力和灵敏度矩阵计算所述自同步离合器的两侧轴承标高；根据所述自同步离合器的两侧轴承标高和所述自同步离合器的结构参数计算所述自同步离合器啮合前的两侧轴承之间的动态对中偏差；根据所述自同步离合器啮合前的两侧轴承之间的动态对中偏差对所述自同步离合器的动态对中状态进行检测。2.根据权利要求1所述的基于应变的自同步离合器动态对中状态检测方法，其特征在于，获取所述自同步离合器在啮合后两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量的步骤，具体包括：在所述自同步离合器的两侧的预设应变测量截面分别设置一个弯曲应变片，还通过全桥电路与所述弯曲应变片进行连接，获取所述弯曲应变片因对应的所述预设应变测量截面所承受的弯矩，得到截面动态弯矩信号；获取所述自同步离合器的两侧的预设应变测量截面在啮合前和啮合后分别对应的截面动态弯矩信号；利用所述自同步离合器的两侧的预设应变测量截面在啮合前和啮合后分别对应的截面动态弯矩信号的平均值进行差值处理，得到所述自同步离合器在啮合后两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量。3.根据权利要求2所述的基于应变的自同步离合器动态对中状态检测方法，其特征在于，通过所述自同步离合器两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量计算所述自同步离合器的啮合截面的附加弯矩和附加剪力的步骤，具体包括：根据所述自同步离合器两侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量通过下式分别计算所述自同步离合器的啮合截面的附加弯矩和附加剪力为：
式中，M
c
为附加弯矩，Q
c
为附加剪力，ΔM1、ΔM2分别为左、右侧的预设应变测量截面分别对应的弯矩变化量，l1为左侧的预设应变测量截面与啮合截面之间的最近距离，l2为右侧的预设应变测量截面与啮合截面之间的最近距离。4.根据权利要求3所述的基于应变的自同步离合器动态对中状态检测方法，其特征在于，通过改变所述自同步离合器在啮合状态下的两侧的轴承高度，获得所述自同步离合器在静态下的两侧的预设应变测量截面的弯矩变化量，从而计算所述自同步离合器的啮合截面的弯矩变化量和剪力变化量，并计算所述自同步离合器的啮合截面的剪力和弯矩对其两侧的轴承标高变化的灵敏度矩阵的步骤，具体包括：在所述自同步离合器啮合状态下的左侧轴承下方增加预设高度的垫片，使所述自同步离合器的左侧轴承的水平空间高度高于其右侧轴承的水平空间高度，获得所述自同步离合器在静态下的两侧的预设应变测量截面的弯矩变化量，从而计算所述自同步离合器的啮合截面的弯矩变化量和剪力变化量，记为ΔM
c1
,ΔQ
c1
；在所述自同步离合器啮合状态下的右侧轴承下方增加预设高度的垫片，使所述自同步离合器的右侧轴承的水平空间高度高于其左侧轴承的水平空间高度，获得所述自同步离合器在静态下的两侧的预设应变测量截面的弯矩变化量，从而计算所述自同步离合器的啮合截面...

【专利技术属性】
技术研发人员：高庆水，张贵龙，张楚，冯永新，
申请(专利权)人：南方电网电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：