本發(fā)明涉及旋轉設備狀態(tài)監(jiān)測診斷領域，更具體地涉及旋轉設備振動監(jiān)測保護裝置振動信號的通道自檢方法。

背景技術：

旋轉設備，如各種電動機，發(fā)電機，在電力、冶金、采礦、交通等領域得到大量使用，是企業(yè)生產的關鍵設備。隨著對設備安全運行的要求逐步提高，旋轉設備狀態(tài)監(jiān)測也越來越受到用戶重視。

旋轉設備狀態(tài)監(jiān)測的關鍵內容是振動監(jiān)測及保護。產生機械振動的原因很多，除了旋轉設備產品缺陷，安裝缺陷，運維不當?shù)仍蛲?，負荷異?與生產線的生產過程有關)也可能產生較大振動。振動是一個多因素，多維度的合成作用的效果。

振動監(jiān)測保護裝置需準確可靠的反映各測點的振動情況，作用于跳閘時其可靠性取決于通道的可靠性。目前國內外有不少產品，有的產品功能簡單，經常出現(xiàn)誤判；有的產品較完善，但是對于振動信號的通道異常，缺乏完善可靠的自檢手段，不可靠；有部分工程采取通過對同一測點傳感器信號的冗余配置和互相校驗來實現(xiàn)，成本較高。一旦通道異常(傳感器異?；虮O(jiān)測保護裝置采樣通道異常)，裝置無法將其與真正的故障信號加以區(qū)分，需要停機進行檢測，費時費力；如果不能及時識別通道異常，還會造成振動監(jiān)測保護裝置的不正確動作。

為此，本發(fā)明提出一種基于相關性的旋轉設備振動監(jiān)測保護裝置通道異常的檢測方法。依據(jù)各通道對應測點的位置和旋轉設備特性，獲得各通道的相關系數(shù)，并根據(jù)工程經驗設定其權重系數(shù)；振動監(jiān)測保護裝置實時監(jiān)測各通道的振動數(shù)據(jù)，并檢查其變化趨勢是否符合通道相關性約束；某個通道振動信號異常增大或減小，其相關的其他通道振動信號無任何變化，連續(xù)多次，則可判定該通道異常，提示運行人員進行相關處理。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種旋轉設備振動監(jiān)測保護裝置通道異常的檢測方法，可以靈敏準確的識別振動監(jiān)測保護裝置的通道異常，提高振動保護的可靠性。

本發(fā)明采取的技術方案是：依據(jù)各通道對應測點的位置和旋轉設備特性，獲得各通道的相關系數(shù)，并根據(jù)工程經驗設定其權重系數(shù)；振動監(jiān)測保護裝置實時監(jiān)測各通道的振動數(shù)據(jù)，并檢查其變化趨勢是否符合通道相關性約束；某個通道振動信號異常增大會減小，其相關的其他通道振動信號無任何變化，連續(xù)多次，則可判定該通道異常，提示運行人員進行相關處理。

設定各通道相關權值系數(shù)的具體步驟為：振動監(jiān)測保護裝置測量振動信號，采用下面的公式計算相關聯(lián)的測點X和測點Yk之間的相關系數(shù)。

β_k＝f(ρ_XYk)＝α_k×ρ_XYk (2)

公式(1)中，X_i為測點X在一段時間內不同工況下的信號值，為X測點信號在此期間的平均值，Yk_i為測點Yk在同期不同工況下的信號值，為Yk測點信號在此期間的平均值，i為信號采樣序列值，從1到N變化；Cov(X,Yk)為兩者之間的協(xié)方差，和分別為兩者的方差，ρ_XYk是測點X與測點Yk的相關系數(shù)；k為測點序號，從1到M變化。

對于測點X，β_k為對應關聯(lián)測點Yk的相關性權值，和兩者間的相關系數(shù)ρ_XYk密切相關，根據(jù)工程經驗綜合考慮，選取合適的系數(shù)α_k(取值范圍為0到1)，可獲得對應的權值。

求取振動監(jiān)測保護裝置通道約束的步驟為：振動監(jiān)測保護裝置實時監(jiān)測各通道的振動數(shù)據(jù)，并檢查其變化趨勢是否符合通道相關性約束。具體如下：

公式(3)中，S函數(shù)為測點X受到的相關通道約束，即測點X允許的振動信號閾值范圍；它由測點Yk信號變化值|ΔV_pp.Yk|及測點Yk與測點X相關權值系數(shù)β_k決定。

最后實時檢測各測點的振動信號，某個通道振動信號異常增大會減小，超過其相鄰通道的相關性約束，連續(xù)多次，則可判定該通道異常，提示運行人員進行相關處理。

|ΔV_pp.X|≥S (4)

n≥n_set (5)

式(4)、(5)中，|ΔV_pp.X|為測點X的振動信號變化值，n為其超過限值范圍的次數(shù)，n_set為越限次數(shù)定值。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明僅通過對測點信號相關性的分析和實時檢測，對單一通道異常變化是否滿足相關性約束進行判斷，完善了旋轉設備振動監(jiān)測保護裝置的自檢，提升了裝置的可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個典型應用接線圖，以水電機組的振動監(jiān)測為例說明，

圖1中：a.水輪機。b.發(fā)電機。c.上導X向測點。d.上導Y向測點。e.下導X向測點。f.水導X向測點。g.振動監(jiān)測保護裝置。h.振動監(jiān)測保護后臺分析系統(tǒng)。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

實施例：本發(fā)明設計了一種基于相關性的旋轉設備振動監(jiān)測保護裝置通道異常的檢測方法。下面結合某電廠一臺300MW水電機組的具體情況，以上導X向測點的通道異常檢測為例說明該方法的具體實施方式。

主接線圖以及旋轉設備振動監(jiān)測保護裝置和后臺分析系統(tǒng)的接線如附圖1所示。

該水輪機設計水頭51m，設計流量114m³/s，額定出力306MW，轉輪安裝高程205m，額定轉速500rpm，轉輪葉片數(shù)7個；

發(fā)電機額定容量300MW，額定功率因數(shù)0.9，額定電壓20kV。

在上導、下導、水導的X向和Y向各設置一組擺度信號測點；在上機架、下機架的水平X向、Y向及垂直Z向各設置一組振動信號測點。

以上導X向擺度測點為例，實施振動監(jiān)測保護裝置通道異常檢測的具體步驟如下：

(1)根據(jù)各測點位置和水電機組特點，振動監(jiān)測保護裝置實時監(jiān)測各通道振動信號，通過對與上導X向擺度相關的各通道對應測點的相關性進行分析，獲取其相關系數(shù)和設定相關性權重值。

本例以上導X向擺度信號與上導Y向擺度、下導X向擺度、水導X向擺度之間的相關性約束為例進行說明。

上導X向擺度信號為測點X，X_i為測點X在某一段時間內不同工況下的信號值，為X測點信號在此期間的平均值；

上導Y向擺度信號為測點Y1，Y1_i為測點Y1在同一段時間內不同工況下的信號值，為Y1測點信號在此期間的平均值；

下導X向擺度信號為測點Y2，Y2_i為測點Y2在同一段時間內不同工況下的信號值，為Y2測點信號在此期間的平均值；

水導X向擺度信號為測點Y3，Y3_i為測點Y3在同一段時間內不同工況下的信號值，為Y3測點信號在此期間的平均值。

(2)具體而言，需要統(tǒng)計測點X和測點Y1，Y2，Y3的相關系數(shù)。如算式1、2、3、4。

β_k＝f(ρ_XYk)＝α_k×ρ_XYk (4)

根據(jù)工程經驗，可以設定其相關性權值系數(shù)，得到測點X和測點Y1，Y2，Y3之間的相關性權值系數(shù)值，比如β₁取為0.85、β₂取為0.62、β₃取為0.55。

(3)按照前述相關性約束函數(shù)，可以計算得當前時刻，測點X(上導X向振動信號)的變化閾值范圍，如算式5。

(4)裝置實時采集并計算出測點X(上導X向振動信號)的變化值，和通道相關性約束計算出的閾值進行比較，如果超出閾值范圍S且次數(shù)超過定值n_set，則判定為X測點通道異常，提醒運行人員處理。如算式6、7。

|ΔV_pp.X|≥S (6)

n≥n_set (7)

(5)如果步驟(4)判別未超出正常范圍，則重復對下一時刻上導X向測點擺度信號進行自檢。

采用上述方法，不增加額外的振動通道輸入，僅通過對通道相關性的分析計算，對超出正常振動信號閾值范圍的通道進行報警，提高了振動監(jiān)測保護裝置可靠性。

以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何等同替換或改動，并不超出本發(fā)明保護范圍。