专利名称：发电机动静碰磨故障摩擦能量模型的建模过程及故障检测方法
技术领域：
本发明涉及旋转机械振动诊断与控制领域的现场诊断新方法，具体是指发电机动 静碰磨故障摩擦能量模型的建模过程及故障检测方法。
背景技术：
现有技术中关于发电机动静碰磨的大量研究资料几乎都是着眼于“摩擦力”的特 性上，因此得到的结论是摩擦的动力学特性是非线形的，其频谱分析必然具有很丰富的谐 波成分。但是这一“传统的摩擦特征”在我们分析发电机碰磨故障的实际工作中确很难看 到。当实际转子出现摩擦的动力学特性时，摩擦力已经非常的大了，也就是说，有时当 看到这些摩擦特征时，往往已经是摩擦晚期，造成严重误诊。因此我们必须找到在摩擦初 期，就有敏感反映的物理量。研究发现在摩擦初期，摩擦力的作用并不是很大，但是机组振 动确往往有很大变化，这主要是动静碰磨后，转子局部发热，造成热弯曲，打破了机组原来 的平衡状态。这个在运行中改变平衡状态的能量，定义为“摩擦能量”。摩擦能量具有以下 特性(1)振动的主要特征是不平衡的特征(2)摩擦能量主要反映运行中平衡状态的变化(3)平衡状态的变化是连续的，用来区分部件脱落(4)振动幅值不一定是增大，振动减小也表现为具有摩擦能量(5)振动幅值不变，相位的变化也要在摩擦能量中反映出来(6)摩擦能量参考轴承金属温度和润滑油温度作为加权修正，效果更好(7) “摩擦能量”，这个指标与振动能量有本质的区别，机组在稳定工况运行时如果 振动大，其振动能量就大，但是其“摩擦能量”可能很小，甚至为零(8)摩擦能量是振动变化，相位变化，温度变化及其相互关系的一个综合指标。

发明内容
本发明的目的之一是提供一种发电机动静碰磨故障摩擦能量模型的建模过程，该 摩擦能量模型能够更灵敏、更准确地发现发电机早期动静碰磨摩擦故障。本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的发电机动静碰磨故障摩擦能量模 型的建模过程，其包括如下过程发电机某轴承处测量面i在左、右两侧各45度角的位置处安装有两个相互垂直的 位移传感器x向的X传感器和Y向的Y传感器，工频振动的原始工频分量分别表示为\Xi = Ai c0s^at ~a^ = Sxi sinWi) + cos( 0(1)
I = Bi cos(0i-Pi) = syi sin(0i) + cyi cos( i)式中
ω为旋转角速度Xi为工频振动在X向振动信号Ai为工频振动在X向振动幅值α i为工频振动在X向相位sxi = AiSin α ,为信号Xi的正弦项系数cxi = AiCos α ,为信号Xi的余弦项系数
Yi为工频振动在Y向振动信号 Bi为工频振动在Y向振动幅值 为工频振动在Y向相位
Syi = BiSin^i为信号yi的正弦项系数cyi = BiCos β i为信号yi的余弦项系数当有η个测量面时，发电机任一测量面i的原始工频振动用向量表示为 T1 = [sxi, cxi, syi, cyi] ,1 = 1,2, ...，n
⑵ 其中，测量面为发电机汽端轴承、励端轴承、集电环轴承或励磁机轴承中的-多个，全部支承处测量面的工频振动的参数矩阵表达式为
-个或
权利要求
(1)
1.发电机动静碰磨故障摩擦能量模型的建模过程，其包括如下过程 发电机某轴承处测量面i在左、右两侧各45度角的位置处安装有两个相互垂直的位移 传感器X向的X传感器和Y向的Y传感器，工频振动的原始工频分量分别表示为
2.根据权利要求1所述的发电机动静碰磨故障摩擦能量模型的建模过程，其还包括如 下过程当考虑到轴承金属温度、润滑油温的影响，总的摩擦能量％表示为Qe = Qv+Qm+Qo(9)式中，％表示引起轴承金属温度变化的摩擦能量，Qtj表示引起润滑油温度变化的摩擦 能量，它们均可以通过质量、比容和温升计算得出。
3.采用权利要求1或2所示的摩擦能量模型检测发电机动静碰磨摩擦故障的检测方 法，其包括如下过程(1)在发电机某轴承处测量面i在左、右两侧各45度角的位置处安装有两个相互垂直 的位移传感器X向的X传感器和Y向的Y传感器，其中，测量面为发电机汽端轴承、励端轴 承、集电环轴承或励磁机轴承中的一个或多个；(2)通过采集步骤(1)中得到的测量数据，采用上述建立的摩擦能量模型检测发电机 动静碰磨摩擦故障。
全文摘要
本发明公开了发电机动静碰磨故障摩擦能量模型的建模过程及故障检测方法，在发电机某轴承处测量面i在左、右两侧各45度角的位置处安装有两个相互垂直的位移传感器X向的X传感器和Y向的Y传感器，通过数学公式推导出发电机动静碰磨故障摩擦的能量模型，用摩擦能量来表征发电机动静碰磨故障，十分符合发电机油挡、密封瓦碰磨的故障特点，实践证明用“摩擦能量”原理分析发电机动静碰磨故障，比以前的“摩擦力”分析方法更灵敏、更直接更准确、更加便于早期发现摩擦故障。本发明还同时公开了采用建立的摩擦能量模型检测发电机动静碰磨摩擦故障的检测方法。
文档编号G01H17/00GK102063547SQ201110002260
公开日2011年5月18日 申请日期2011年1月6日 优先权日2011年1月6日
发明者刘石, 王飞 申请人:广东电网公司电力科学研究院