一種汽輪發(fā)電機組軸系偏心及其相位測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽輪發(fā)電機組軸系偏心及其相位測量裝置及方法，利用電廠汽輪發(fā)電機組本身的軸振動、偏心和鍵相傳感器，解決了偏心晃度高點的相位測量問題，同時可以對各軸瓦處汽輪發(fā)電機組軸系上各軸瓦處偏心進行監(jiān)測，計算出各軸瓦處相應偏心晃度高點的相位值，克服目前不能對電廠軸系偏心進行完整監(jiān)測的難題。
【專利說明】
一種汽輪發(fā)電機組軸系偏心及其相位測量裝置及方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及汽輪發(fā)電機組，屬于汽輪發(fā)電機組安全運行領域。
【背景技術】
[0002] 汽輪機及發(fā)電機是熱力發(fā)電廠中的主要設備，承擔著將熱能轉(zhuǎn)化為電能的作用。 汽輪機-發(fā)電機軸系偏心是一重要數(shù)據(jù)，能反應出受熱應力或重力等因素影響的汽輪機-發(fā) 電機轉(zhuǎn)子的彎曲程度，是啟停機過程中監(jiān)視的重要參數(shù)。根據(jù)《電力建設施工技術規(guī)范第3 部分:汽輪發(fā)電機組》、《火力發(fā)電建設工程機組調(diào)試技術規(guī)范》中關于汽輪發(fā)電機組沖轉(zhuǎn)的 要求，偏心與原始值偏差不超過〇.〇2_，原始晃度高點相位應無變化。但目前電廠原有的監(jiān) 測系統(tǒng)只能測量偏心的大小，不能測量偏心晃度高點的相位，不能滿足相關技術規(guī)范的要 求，并且只有單點測量，對汽輪發(fā)電機組軸系各軸瓦處偏心不能監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題是:提供一種汽輪發(fā)電機組軸系偏心及其相位測量裝置 及方法，利用電廠汽輪發(fā)電機組本身的軸振動、偏心和鍵相傳感器，解決偏心晃度高點的相 位測量問題，同時可以對各軸瓦處汽輪發(fā)電機組軸系上各軸瓦處偏心進行監(jiān)測，計算出各 軸瓦處相應偏心晃度高點的相位值，克服目前不能對電廠軸系偏心進行完整監(jiān)測的難題， 符合相關技術規(guī)范的要求，對汽輪發(fā)電機組故障診斷提供可靠數(shù)據(jù)，是汽輪發(fā)電機組啟動 的重要依據(jù)，也是汽輪發(fā)電機組安全運行的重要保障。
[0004] 本發(fā)明的技術方案是:一種汽輪發(fā)電機組軸系偏心及其相位測量裝置，包括軸承 振動傳感器、偏心傳感器和鍵相傳感器，振動傳感器、偏心傳感器和鍵相傳感器與TSI卡件 相連，TSI卡件與數(shù)據(jù)采集設備相連，數(shù)據(jù)采集設備與計算機連接。一般情況，傳感器均是利 用汽輪發(fā)電機組現(xiàn)場中已有的傳感器，各傳感器安裝在各軸承處。數(shù)據(jù)采集設備的采樣率 大于5k，分辨率大于12bit，通道數(shù)大于3。
[0005] 鍵相傳感器安裝于轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子延伸軸圓周表面上有測量槽的位置，且鍵相傳感器 正對該測量槽所在的轉(zhuǎn)子表面。振動傳感器安裝在轉(zhuǎn)子各支撐軸承處，與轉(zhuǎn)子表面垂直;偏 心傳感器安裝在接近轉(zhuǎn)子前端位置，與轉(zhuǎn)子表面垂直。
[0006] -種汽輪發(fā)電機組軸系偏心及其相位測量方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1)，以鍵相信號的上升沿或下降沿出現(xiàn)時刻為起始時間t〇,以下一次鍵相信 號的上升沿或下降沿出現(xiàn)時刻為終止時間h，時間間隔At，見式（1);
[0008] Δ t = ti-t〇 式（1)
[0009] 步驟2)，求出At時間段內(nèi)各軸承轉(zhuǎn)子振動信號序列S,中的最大值5廣'和最小值 SfS見式⑵、式(3)，式中i表示軸承標號;求出這段時間內(nèi)偏心信號序列S p中數(shù)組的最大 值句^和最小值5Γ，見式⑷、式(5);
[0010] = max{S]) 式⑴
[0011] 3ψη = minis^ 式（3 ):
[0012] = max(Sp) 式（4 )
[0013] Sf = min(St) 式（5 ):
[0014] 步驟3)，計算之差AS,，見式(6)，找出AS,中的最大值ASn見式(7);計 算57'和之差Δ sp，見式(8);
[0015] mi 二巧-sf' 式（6):
[0016] Δ Sn=max( Λ Si) 式（7)
[0017] Δ5 /( = 5；3' - S；u, 式（8)
[0018] 步驟4)，找出5Γ出現(xiàn)的時刻*廣，以to為起點，計算時間間隔A tl，見式(9);找出 C出現(xiàn)的時刻計算時間間隔A tP，見式（10);
[0019] Ats = - t0 式（9 )
[0020] Aiv = t^；v: - % 式（10 )
[0021] 步驟5)，根據(jù)傳感器系數(shù)k，計算出各軸瓦處偏心ei，見式(11):
[0022] ei = k Δ Si 式（11)
[0023] 當i=n時，根據(jù)步驟3)中的描述，ewfji；是汽輪發(fā)電機組軸系偏心中的最大值，η表 示最大偏心發(fā)生所在的軸承編號；
[0024]計算偏心傳感器處的偏心eP見式（12):
[0025] eP = kASP 式（12)
[0026] 步驟6)，如果鍵相傳感器與振動傳感器或偏心傳感器的夾角為α，當夾角Θ與汽輪 發(fā)電機組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同時，各軸瓦處偏心的相位即轉(zhuǎn)子最高點在圓周方向的位置 式(13)中所示；
式（13)
[0028]偏心傳感器處偏心的相位即轉(zhuǎn)子最高點在圓周方向的位置0[)如式(14)中所示：
式(14 )
[0030]當夾角Θ與汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反時，各軸瓦處偏心的相位即轉(zhuǎn)子最高 點在圓周方向的位置如式(15)中所示；
Λ ( 15 )
[0032]偏心傳感器處偏心的相位即轉(zhuǎn)子最高點在圓周方向的位置0[)如式(16)中所示：
式（16 )。
[0034] 由于鍵相傳感器只有一個，振動傳感器在不同軸承處均有，所以夾角α指的是指兩 傳感器的延長線在轉(zhuǎn)子截面內(nèi)的投影夾角。
[0035] 汽輪發(fā)電機組偏心是汽輪發(fā)電機組啟動前需要檢查的參數(shù)，本發(fā)明能提供汽輪發(fā) 電機軸系各軸承的偏心和相位，可以精確掌握汽輪發(fā)電機組軸系彎曲情況，指導汽輪發(fā)電 機組進行悶缸、機組盤車、沖轉(zhuǎn)等操作；能夠判斷汽輪機進水、汽輪發(fā)電機組軸系摩擦等原 因軸系彎曲情況，通過對汽輪發(fā)電機組軸系偏心的準確測量，既可以定性判斷軸系彎曲的 程度，也可以定量判斷軸系彎曲的周向位置，對汽輪發(fā)電機組故障迅速做出判斷、故障處理 方式提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0036] 圖1為本發(fā)明的裝置連接示意圖；
[0037] 圖2是夾角Θ與汽輪發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)方向相同時的示意圖；
[0038] 圖3是夾角Θ與汽輪發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)方向相反時的示意圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面結(jié)合說明書附圖來解釋本發(fā)明的裝置及實施方式：
[0040] 1)如附圖1所示，將電廠TSI上各軸承轉(zhuǎn)子振動信號、偏心信號及鍵相信號接入數(shù) 據(jù)采集設備，該信號不僅指TSI卡件上的緩沖輸出接口，也包括所有以汽輪發(fā)電機組自身監(jiān) 測探頭為信號源的接口；
[0041] 2)數(shù)據(jù)采集設備與計算機相連，將從各軸承轉(zhuǎn)子振動信號、偏心信號及鍵相信號 傳入計算機。
[0042] 3)以鍵相信號的上升沿或下降沿出現(xiàn)時刻為起始時間to,以下一次鍵相信號的上 升沿或下降沿出現(xiàn)時刻為終止時間，時間間隔At，見式（1);
[0043] Δ t = ti-to 式（1)
[0044] 4)求出△ t時間段內(nèi)各軸承轉(zhuǎn)子振動信號序列S,中的最大值$~和最小值5'廣，見 式(2)、式(3)，式中i表示軸承標號。求出這段時間內(nèi)偏心信號序列S p中數(shù)組的最大值和 最小值見式(4)、式(5);
[0045] 二腿(0~） 式（2 )
[0046] .Sf = minis,) 式（3 )
[0047] = max(sp) 式：（4 )
[0048] = m￡n{s：^ 式（5 )
[0049] 5)計算之差Δ Si，見式(6)，找出Δ Si中的最大值Δ Sn見式(7);計算*?廠 和Sf1之差ASP，見式(8);
[0050] &S t = S^S；,in 式（6 )
[0051] Δ Sn=max( Λ Si) 式（7)
[0052] M p ^ - S；n, 式（8 )
[0053] 6,找出5Γ出現(xiàn)的時刻if%以to為起點，計算時間間隔Atl，見式(9)。找出5Γ出 現(xiàn)的時刻計算時間間隔A tP，見式（10);
[0054] Δ?, = t~x - ts 式（9 ):
[0055] Atp = - ?0 式（10)
[0056] 7,根據(jù)傳感器系數(shù)k，計算出各軸瓦處偏心ei，見式(11):
[0057] ei = kASi 式（11)
[0058] 當i=n時，根據(jù)第五條中的描述，en就是汽輪發(fā)電機組軸系偏心中的最大值，η表 示最大偏心發(fā)生所在的軸承編號。
[0059]計算偏心傳感器處的偏心eP見式（12):
[0060] eP = kASP 式（12)
[0061 ] 8，如果鍵相傳感器與振動傳感器或偏心傳感器的夾角為α，如圖2所示，當夾角Θ與 汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同時，各軸瓦處偏心的相位即轉(zhuǎn)子最高點在圓周方向的位置 9i如式(13)中所示。
式（13)
[0063]偏心傳感器處偏心的相位即轉(zhuǎn)子最高點在圓周方向的位置0[)如式(14)中所示：
式（14)
[0065]如圖3所示，當夾角Θ與汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反時，各軸瓦處偏心的相位 即轉(zhuǎn)子最高點在圓周方向的位置θ:如式(15)中所示。
式（15 )
[0067]偏心傳感器處偏心的相位即轉(zhuǎn)子最高點在圓周方向的位置0[)如式(16)中所示：
式（.1.6 ). β
【主權項】
1. 一種汽輪發(fā)電機組軸系偏心及其相位測量裝置，其特征在于:包括軸承振動傳感器、 偏心傳感器和鍵相傳感器，振動傳感器、偏心傳感器和鍵相傳感器與TSI卡件相連，TSI卡件 與數(shù)據(jù)采集設備相連，數(shù)據(jù)采集設備與計算機連接;鍵相傳感器安裝于轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子延伸軸 圓周表面上有測量槽的位置，且鍵相傳感器正對該測量槽所在的轉(zhuǎn)子表面;振動傳感器安 裝在轉(zhuǎn)子各支撐軸承處，與轉(zhuǎn)子表面垂直;偏心傳感器安裝在接近轉(zhuǎn)子前端位置，與轉(zhuǎn)子表 面垂直。2. -種汽輪發(fā)電機組軸系偏心及其相位測量方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1)，以鍵相信號的上升沿或下降沿出現(xiàn)時刻為起始時間t〇,以下一次鍵相信號的上 升沿或下隆沿屮現(xiàn)時刻為終止時間。，時間間隔At，見式（1);式⑴ 步驟2)，求出△ t時間段內(nèi)各軸承轉(zhuǎn)子振動信號序列S1中的最大值5Γ5和最小值見 式⑵、式(3)，式中i表示軸承標號;求出這段時間內(nèi)偏心信號序列Sp中數(shù)組的最大值$1口 最小值見式(4)、式(5);式（.2') 式（3.) 式（4 ) 式（5 ) 步驟3)，計算5Γ和之差八51，見式(6)，找出八51中的最大值八511見式(7);計算57 ： 和Sf7之差ASp，見式(8);式（6 ) 式（8 :):步驟4)，找出出現(xiàn)的時刻f，以to為起點，計算時間間隔At1，見式(9);找出5Γ出 現(xiàn)的時刻if'i+笪時I、團間隔Δ tP，見式（10); 式（9) 式（IG ) 步驟5)，根據(jù)傳感器系數(shù)k，計算出各軸瓦處偏心ei，見式（11):式(11) 當i=n時，根據(jù)步驟3)中的描述，en就是汽輪發(fā)電機組軸系偏心中的最大值，η表示最大 偏心發(fā)生所在的軸承編號； 計算偏心傳感器處的偏心eP見式（12):式(12) 步驟6)，如果鍵相傳感器與振動傳感器或偏心傳感器的夾角為α，當夾角Θ與汽輪發(fā)電 機組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同時，各軸瓦處偏心的相位即轉(zhuǎn)子最高點在圓周方向的位置S1如式 (13)中所示；式（13) 偏心傳感器處偏心的相位即轉(zhuǎn)子最高點在圓周方向的位置0[)如式（14)中所示：式（14) 當夾角Θ與汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反時，各軸瓦處偏心的相位即轉(zhuǎn)子最高點在 圓周方向的位置Gi如式（15)中所示；式（15) 偏心傳感器處偏心的相位即轉(zhuǎn)子最高點在圓周方向的位置9[)如式（16)中所示：式（16 )。
【文檔編號】G01B21/24GK106017903SQ201610559586
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月14日
【發(fā)明人】張世海, 鄧彤天, 鐘晶亮, 王文強, 王家勝
【申請人】貴州電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院