专利名称：汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析方法
技术领域：
本发明属于旋转机械振动状态监测与故障诊断技术领域，尤其涉及一种汽轮发电 机组低频振动频率成份实时分析方法。
背景技术：
汽轮发电机组在运行中发生低频振动的危险性极大，若不及时处理并查明原因， 很可能导致设备严重损坏。汽轮发电机组轴系剧烈的低频振动可导致转子与定子在密封、 轴瓦、叶顶等部位发生动静碰摩、轴瓦乌金脱胎，并产生大幅交变应力所形成的力学疲劳环 境有可能诱发转子裂纹，对机组安全性以及可靠性有潜在危害，必须消除和避免机组轴系 低频振动故障。大型汽轮发电机组转子的低频振动故障，已经成为影响大型机组安全运行 的重大问题。随着大型汽轮发电机组容量提高，对机组运行的安全性提出了更高的要求。因 此，对大型发电机组低频振动的分析对保证整个大型发电机组的安全性十分重要。汽轮发电机组低频振动频率成份分析是实时计算低频振动中峰值较高的频率值。 通常大型发电机组低频振动频率成份分析工作，由具有一定现场运行经验的专业人员通过 目测振动数据频谱图大致估计完成，由此带来分析工作对专业人员的依赖程度较高的问 题，并且无法做到大型汽轮发电机组低频振动频率成份实时自动在线监测、分析计算。因 此，提出一种大型汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析方法就显得十分必要。

发明内容
本发明的目的在于，提出一种汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析方法，对 汽轮发电机组轴系转子低频振动频率成份进行实时自动在线监测、分析计算，提高汽轮发 电机组低频振动频率成份实时分析效率和准确度，从而确保汽轮发电机组的正常运行。技术方案是，一种汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析方法，其特征是所述 方法包括下列步骤步骤1 实时采集汽轮发电机组转子一侧支持轴承的轴相对振动信号、转子的转 速信号以及键相信号；步骤2 利用快速傅立叶变换频谱分析方法，计算得到每一采集时刻从低频到高 频的振动频率序列以及从低频到高频的振动频率所对应的振动幅值序列；步骤3 从所述振动频率序列中，截取所有小于机组工作转速频率的振动频率，形 成低频振动频率序列yfw;并从所述振动幅值序列中截取所有小于机组工作转速频率的振 动频率所对应的振动幅值，形成低频振动幅值序列I 4帕，其中，i = 1，2，. . .，η，η为低频振 动频率序列以及低频振动幅值序列的数据个数；步骤4 利用最小二乘法原理，采用二次多项式拟合(力_，<，、(#7,^7)、 (fji7r^7) 3 个数据点，得到二次多项式乃=ajXj2 +bjXj+Cj，其中 j = 1，2，· · ·，n-2 ；步骤5 如果/^9 > i-bjlaj) > ffeq，^ 并且…< 0，那么将(、/24 作为满足条件的低频振动频率，并加入低频振动频率序列中，其中，為tl为过滤阈值。所述过滤阈值4^a-1。本发明的效果在于，利用汽轮发电机组转子一侧轴相对振动数据，经过计算分析 得出发电机机组轴系转子该侧的当前时刻低频振动频率成份，实现了低频振动频率成份的 自动实时在线监测、分析，保证了汽轮发电机组的正常运行。


图1是汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析方法示意图；图2是汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析方法流程图；图3为实施例提供的低频频率振动幅值数据图。
具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性 的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。图1是汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析方法示意图。图1中，汽轮发电 机组的轴相对振动信号、转子的转速信号以及键相信号从配置汽轮发电机组的监视仪表 (TSI)获得。高速数据采集卡插入工业用微型计算机(IPC)提供的插槽内。根据高速数据 采集卡的要求，数据采集调理设备处理来自发电机组监视仪表(TSI)的轴相对振动信号、 转子的转速信号、键相信号，经过处理后的轴相对振动信号、转子的转速信号、键相信号输 入IPC内的相应高速数据采集卡。数据采集卡每一通道技术参数为50ks/s，24bit。根据本 发明提供的方法设计具体的汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析程序，将实时分析程 序安装在工业用微型计算机(IPC)内。图2是汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析方法流程图。实施前，首先设定 过滤阈值C 二 1。图2中，本发明提供的汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析方法包 括步骤1 实时采集汽轮发电机组转子一侧支持轴承的轴相对振动信号、转子的转 速信号以及键相信号。步骤2 利用快速傅立叶变换频谱分析方法，计算得到每一采集时刻从低频到高 频的振动频率序列以及从低频到高频的振动频率所对应的振动幅值序列。上述振动频率序列与振动幅值序列中的数据，在顺序上是一一对应的，即每一采 集时刻的频率应当与该时刻的幅值对应。步骤3 从所述振动频率序列中，截取所有小于机组工作转速频率的振动频率，形 成低频振动频率序列并从所述振动幅值序列中截取所有小于机组工作转速频率的振
动频率所对应的振动幅值，形成低频振动幅值序列Jfw，其中，i = 1，2，. . .，η，η为低频振
动频率序列以及低频振动幅值序列的数据个数。一般机组工作转速频率为50Hz，因此截取过程是将所有小于50Hz频率的振动频 率截取出来，形成新的序列，记为低频振动频率序列(i = l,2,. .. ,η)。同时，将所有小 于50Hz频率的振动频率所对应的所有振动幅值截取出来，形成新的序列，记为低频振动幅值序列(i = 1，2，. . .，η)。在实施过程中，可以设定振动数据采集频率及采集数据量， 使得形成的低频振动频率序列yfw和振动幅值序列^freg中的数据个数η = 99个。步骤4 利用最小二乘法原理，采用二次多项式拟合
3个数据点，得到二次多项式乃=ajXj2 ^bjXj+Cj，其中j = 1，2，. . .，η-2 ；针对上述低频振动频率序列和低频振动幅值序列Xfre9，使用利用最小二乘法 原理，对3个数据点(/f^,xfre< )、(傻々)、(/^τ,^ )进行二次多项式拟合，得到二次 多项式力=CIiX- +bjXj + C,.，其中 j = 1，2，· · ·，η-2。步骤5 如果/JfT ^ (-bj/2^) > ffe" > J；二并且…< 0，那么将(4/2 )作 为满足条件的低频振动频率，并加入低频振动频率序列中，其中，C为过滤阈值。如果f/二 > (-bj/laj) > fl广，C >《=l,aj<0 都成立，则将(卞/24 作为
满足条件的低频振动频率，并加入低频振动频率序列中。低频振动频率序列中的数据即为 低频振动中存在明显振动幅值所对应的频率；低频振动频率序列中数据的个数即为低频振 动中存在明显振动幅值的频率个数。图3为实施例提供的低频频率振动幅值数据图，图3中，实时分析程序通过计算得 到17. 79Hz,38. 88Hz为满足条件的低频振动频率，低频振动中有2个振幅突出的频率。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。
权利要求
1.一种汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析方法，其特征是所述方法包括下列步骤步骤1 实时采集汽轮发电机组转子一侧支持轴承的轴相对振动信号、转子的转速信 号以及键相信号；步骤2 利用快速傅立叶变换频谱分析方法，计算得到每一采集时刻从低频到高频的 振动频率序列以及从低频到高频的振动频率所对应的振动幅值序列；步骤3 从所述振动频率序列中，截取所有小于机组工作转速频率的振动频率，形成低 频振动频率序列；并从所述振动幅值序列中截取所有小于机组工作转速频率的振动频 率所对应的振动幅值，形成低频振动幅值序列jf^，其中，i = 1,2,...,η,η为低频振动频 率序列以及低频振动幅值序列的数据个数；步骤4:利用最小二乘法原理，采用二次多项式拟合
2.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析方法，其特征 是所述过滤阈值C=I。
全文摘要
本发明公开了旋转机械振动状态监测与故障诊断技术领域中的一种汽轮发电机组低频振动频率成份实时分析方法。包括实时采集汽轮发电机组转子一侧支持轴承的轴相对振动数据；利用快速傅立叶变换频谱分析方法，计算得到每一采集时刻从低频到高频的振动频率序列以及从低频到高频的振动频率所对应的振动幅值序列；截取所有小于机组工作转速频率的振动频率以及振动频率所对应的振动幅值，形成低频振动频率序列和低频振动幅值序列；利用最小二乘法原理，采用二次多项式拟合3个数据点；获得满足条件的低频振动频率并加入低频振动频率序列中。本发明实现了低频振动频率成份的自动实时在线监测和分析，保证了汽轮发电机组的正常运行。
文档编号G01H17/00GK102087139SQ20101056470
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者宋光雄 申请人:华北电力大学