一种汽轮发电机组轴系偏心及其相位测量装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽轮发电机组轴系偏心及其相位测量装置及方法，利用电厂汽轮发电机组本身的轴振动、偏心和键相传感器，解决了偏心晃度高点的相位测量问题，同时可以对各轴瓦处汽轮发电机组轴系上各轴瓦处偏心进行监测，计算出各轴瓦处相应偏心晃度高点的相位值，克服目前不能对电厂轴系偏心进行完整监测的难题。
【专利说明】
一种汽轮发电机组轴系偏心及其相位测量装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及汽轮发电机组，属于汽轮发电机组安全运行领域。
【背景技术】
[0002] 汽轮机及发电机是热力发电厂中的主要设备，承担着将热能转化为电能的作用。 汽轮机-发电机轴系偏心是一重要数据，能反应出受热应力或重力等因素影响的汽轮机-发 电机转子的弯曲程度，是启停机过程中监视的重要参数。根据《电力建设施工技术规范第3 部分:汽轮发电机组》、《火力发电建设工程机组调试技术规范》中关于汽轮发电机组冲转的 要求，偏心与原始值偏差不超过〇.〇2_，原始晃度高点相位应无变化。但目前电厂原有的监 测系统只能测量偏心的大小，不能测量偏心晃度高点的相位，不能满足相关技术规范的要 求，并且只有单点测量，对汽轮发电机组轴系各轴瓦处偏心不能监测。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是:提供一种汽轮发电机组轴系偏心及其相位测量装置 及方法，利用电厂汽轮发电机组本身的轴振动、偏心和键相传感器，解决偏心晃度高点的相 位测量问题，同时可以对各轴瓦处汽轮发电机组轴系上各轴瓦处偏心进行监测，计算出各 轴瓦处相应偏心晃度高点的相位值，克服目前不能对电厂轴系偏心进行完整监测的难题， 符合相关技术规范的要求，对汽轮发电机组故障诊断提供可靠数据，是汽轮发电机组启动 的重要依据，也是汽轮发电机组安全运行的重要保障。
[0004] 本发明的技术方案是:一种汽轮发电机组轴系偏心及其相位测量装置，包括轴承 振动传感器、偏心传感器和键相传感器，振动传感器、偏心传感器和键相传感器与TSI卡件 相连，TSI卡件与数据采集设备相连，数据采集设备与计算机连接。一般情况，传感器均是利 用汽轮发电机组现场中已有的传感器，各传感器安装在各轴承处。数据采集设备的采样率 大于5k，分辨率大于12bit，通道数大于3。
[0005] 键相传感器安装于转子或转子延伸轴圆周表面上有测量槽的位置，且键相传感器 正对该测量槽所在的转子表面。振动传感器安装在转子各支撑轴承处，与转子表面垂直;偏 心传感器安装在接近转子前端位置，与转子表面垂直。
[0006] -种汽轮发电机组轴系偏心及其相位测量方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤1)，以键相信号的上升沿或下降沿出现时刻为起始时间t〇,以下一次键相信 号的上升沿或下降沿出现时刻为终止时间h，时间间隔At，见式（1);
[0008] Δ t = ti-t〇 式（1)
[0009] 步骤2)，求出At时间段内各轴承转子振动信号序列S,中的最大值5广'和最小值 SfS见式⑵、式(3)，式中i表示轴承标号;求出这段时间内偏心信号序列S p中数组的最大 值句^和最小值5Γ，见式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] 步骤3)，计算之差AS,，见式(6)，找出AS,中的最大值ASn见式(7);计 算57'和之差Δ sp，见式(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] 步骤4)，找出5Γ出现的时刻*广，以to为起点，计算时间间隔A tl，见式(9);找出 C出现的时刻计算时间间隔A tP，见式（10);
[0019] Ats = - t0 式（9 )
[0020] Aiv = t^；v: - % 式（10 )
[0021] 步骤5)，根据传感器系数k，计算出各轴瓦处偏心ei，见式(11):
[0022] ei = k Δ Si 式（11)
[0023] 当i=n时，根据步骤3)中的描述，ewfji；是汽轮发电机组轴系偏心中的最大值，η表 示最大偏心发生所在的轴承编号；
[0024]计算偏心传感器处的偏心eP见式（12):
[0025] eP = kASP 式（12)
[0026] 步骤6)，如果键相传感器与振动传感器或偏心传感器的夹角为α，当夹角Θ与汽轮 发电机组转子旋转方向相同时，各轴瓦处偏心的相位即转子最高点在圆周方向的位置 式(13)中所示；
式（13)
[0028]偏心传感器处偏心的相位即转子最高点在圆周方向的位置0[)如式(14)中所示：
式(14 )
[0030]当夹角Θ与汽轮发电机组转子旋转方向相反时，各轴瓦处偏心的相位即转子最高 点在圆周方向的位置如式(15)中所示；
Λ ( 15 )
[0032]偏心传感器处偏心的相位即转子最高点在圆周方向的位置0[)如式(16)中所示：
式（16 )。
[0034] 由于键相传感器只有一个，振动传感器在不同轴承处均有，所以夹角α指的是指两 传感器的延长线在转子截面内的投影夹角。
[0035] 汽轮发电机组偏心是汽轮发电机组启动前需要检查的参数，本发明能提供汽轮发 电机轴系各轴承的偏心和相位，可以精确掌握汽轮发电机组轴系弯曲情况，指导汽轮发电 机组进行闷缸、机组盘车、冲转等操作；能够判断汽轮机进水、汽轮发电机组轴系摩擦等原 因轴系弯曲情况，通过对汽轮发电机组轴系偏心的准确测量，既可以定性判断轴系弯曲的 程度，也可以定量判断轴系弯曲的周向位置，对汽轮发电机组故障迅速做出判断、故障处理 方式提供依据。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明的装置连接示意图；
[0037] 图2是夹角Θ与汽轮发电机组旋转方向相同时的示意图；
[0038] 图3是夹角Θ与汽轮发电机组旋转方向相反时的示意图。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合说明书附图来解释本发明的装置及实施方式：
[0040] 1)如附图1所示，将电厂TSI上各轴承转子振动信号、偏心信号及键相信号接入数 据采集设备，该信号不仅指TSI卡件上的缓冲输出接口，也包括所有以汽轮发电机组自身监 测探头为信号源的接口；
[0041] 2)数据采集设备与计算机相连，将从各轴承转子振动信号、偏心信号及键相信号 传入计算机。
[0042] 3)以键相信号的上升沿或下降沿出现时刻为起始时间to,以下一次键相信号的上 升沿或下降沿出现时刻为终止时间，时间间隔At，见式（1);
[0043] Δ t = ti-to 式（1)
[0044] 4)求出△ t时间段内各轴承转子振动信号序列S,中的最大值$~和最小值5'广，见 式(2)、式(3)，式中i表示轴承标号。求出这段时间内偏心信号序列S p中数组的最大值和 最小值见式(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)计算之差Δ Si，见式(6)，找出Δ Si中的最大值Δ Sn见式(7);计算*?厂 和Sf1之差ASP，见式(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出现的时刻if%以to为起点，计算时间间隔Atl，见式(9)。找出5Γ出 现的时刻计算时间间隔A tP，见式（10);
[0054] Δ?, = t~x - ts 式（9 ):
[0055] Atp = - ?0 式（10)
[0056] 7,根据传感器系数k，计算出各轴瓦处偏心ei，见式(11):
[0057] ei = kASi 式（11)
[0058] 当i=n时，根据第五条中的描述，en就是汽轮发电机组轴系偏心中的最大值，η表 示最大偏心发生所在的轴承编号。
[0059]计算偏心传感器处的偏心eP见式（12):
[0060] eP = kASP 式（12)
[0061 ] 8，如果键相传感器与振动传感器或偏心传感器的夹角为α，如图2所示，当夹角Θ与 汽轮发电机组转子旋转方向相同时，各轴瓦处偏心的相位即转子最高点在圆周方向的位置 9i如式(13)中所示。
式（13)
[0063]偏心传感器处偏心的相位即转子最高点在圆周方向的位置0[)如式(14)中所示：
式（14)
[0065]如图3所示，当夹角Θ与汽轮发电机组转子旋转方向相反时，各轴瓦处偏心的相位 即转子最高点在圆周方向的位置θ:如式(15)中所示。
式（15 )
[0067]偏心传感器处偏心的相位即转子最高点在圆周方向的位置0[)如式(16)中所示：
式（.1.6 ). β
【主权项】
1. 一种汽轮发电机组轴系偏心及其相位测量装置，其特征在于:包括轴承振动传感器、 偏心传感器和键相传感器，振动传感器、偏心传感器和键相传感器与TSI卡件相连，TSI卡件 与数据采集设备相连，数据采集设备与计算机连接;键相传感器安装于转子或转子延伸轴 圆周表面上有测量槽的位置，且键相传感器正对该测量槽所在的转子表面;振动传感器安 装在转子各支撑轴承处，与转子表面垂直;偏心传感器安装在接近转子前端位置，与转子表 面垂直。2. -种汽轮发电机组轴系偏心及其相位测量方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1)，以键相信号的上升沿或下降沿出现时刻为起始时间t〇,以下一次键相信号的上 升沿或下隆沿屮现时刻为终止时间。，时间间隔At，见式（1);式⑴ 步骤2)，求出△ t时间段内各轴承转子振动信号序列S1中的最大值5Γ5和最小值见 式⑵、式(3)，式中i表示轴承标号;求出这段时间内偏心信号序列Sp中数组的最大值$1口 最小值见式(4)、式(5);式（.2') 式（3.) 式（4 ) 式（5 ) 步骤3)，计算5Γ和之差八51，见式(6)，找出八51中的最大值八511见式(7);计算57 ： 和Sf7之差ASp，见式(8);式（6 ) 式（8 :):步骤4)，找出出现的时刻f，以to为起点，计算时间间隔At1，见式(9);找出5Γ出 现的时刻if'i+笪时I、团间隔Δ tP，见式（10); 式（9) 式（IG ) 步骤5)，根据传感器系数k，计算出各轴瓦处偏心ei，见式（11):式(11) 当i=n时，根据步骤3)中的描述，en就是汽轮发电机组轴系偏心中的最大值，η表示最大 偏心发生所在的轴承编号； 计算偏心传感器处的偏心eP见式（12):式(12) 步骤6)，如果键相传感器与振动传感器或偏心传感器的夹角为α，当夹角Θ与汽轮发电 机组转子旋转方向相同时，各轴瓦处偏心的相位即转子最高点在圆周方向的位置S1如式 (13)中所示；式（13) 偏心传感器处偏心的相位即转子最高点在圆周方向的位置0[)如式（14)中所示：式（14) 当夹角Θ与汽轮发电机组转子旋转方向相反时，各轴瓦处偏心的相位即转子最高点在 圆周方向的位置Gi如式（15)中所示；式（15) 偏心传感器处偏心的相位即转子最高点在圆周方向的位置9[)如式（16)中所示：式（16 )。
【文档编号】G01B21/24GK106017903SQ201610559586
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】张世海, 邓彤天, 钟晶亮, 王文强, 王家胜
【申请人】贵州电网有限责任公司电力科学研究院