汽轮发电机组轴系扭振监测与分析系统

冲法测量转轴扭振的原理图(
设 轴 系 旋 转 )周 的 时 间 为 qw’则 平 均 角 速 度 为 *w
+$),-qw(设齿轮的齿数为 {’若测出旋转 F个齿数的
时间 qF’则在 qF 时间内向前!或向后&的扭角为.
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/!q&+ F!*w1*&xq
#
离散化处理后得.
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/!F&+ $q)w,!qF1 )F{qw&
将局域网与
相连 将
服务器的内容移
至 企 业 级 FGH服 务 器 上!就 可 实 现 汽 轮 发 电 机 组 轴 系扭振的远程监视与专家会诊%
L 系统的功能分析
L<M 传感器部分 传感器 部 分 负 责 生 产 现 场 信 号 的 拾 取 和 传 送!系
统 的 测 量 信 号 包 括 高 -中 缸 温 度 压 力 -发 电 机 三 相 电 流 电 压 -发 电 机 励 磁 电 流 和 扭 振 信 号 等 % L<; 数据采集部分
态阻尼比%
5<5<5 脉冲干扰的数字剔除
通 过 平 均 差 值 法 !可 剔 除 并 替 换 受 干 扰 值 %先 将 采
样 数 据 相 邻 点 两 两 相 减 !求 其 绝 对 值 之 和 !然 后 将 该 和
值除以求和点数!得到平均差值 &%设定某一阈值 .&!
如 果 某 相 邻 两 点 的 差 值 超 过 了 该 阈 值 !即 为 噪 声 !此 时
第 $$卷第 2期增刊
仪器仪表学报
$##"年 %月
汽轮发电机组轴系扭振监测与分析系统
顾煜炯 何成兵 杨 昆 !华北电力大学动力工程系 北京 "#$$#%&
摘要 对汽轮发电机组轴系扭振进行在线监测与分析’是关系到汽轮发 电 机 组 安 全 运 行 的 重 大 课 题 之 一(本 文 在 介 绍 时 间 脉 冲 法 测量旋转轴系扭振的原理及信号处理的基础上’详细阐述了新近研制的汽轮 发 电 机 组 轴 系 扭 振 监 测 与 分 析 系 统 的 结 构 组 成 和 功 能 分析( 关键词 汽轮发电机组 扭振测量 在线监测 故障分析
与 数 据 采 集 系 统 一 起 组 成 现 场 过 程 控 制 级 >工 程 师 站 -
F GH服 务 器 和 数 据 库 服 务 器 共 同 组 成 现 场 管 理 级 !以
I*/ 方式组网%将系统挂接到企业局域网!组成企业
网 的 一 个 子 网 !以 实 现 扭 振 相 关 数 据 的 全 厂 共 享 >如 果
数据采集部分主要对来自现场的各种信号进行实
时 采集 和初步 的数据 处 理!并 将 某 些 特 征 参 数 定 时 送 往数据库服务器%当扭角幅值或状态参数在允许范围 内 变 动 时!数 据 采 集 站 只 负 责 实 时 采 集-计 算 扭 矩 扭 角 !将 某 些 特 征 参 数 定 时 送 往 数 据 库 服 务 器 !并 保 存 一 定 时间 长度的 实时数 据>而 一 旦 扭 角 幅 值 或 状 态 参 数 超 过设 定阈值!数 据采集 站 就 会 自 动 采 集 一 定 长 度 的 实 时数 据!在与状 态改 变 前 的 实 时 数 据 合 并 后 送 往 数 据 库 服 务 器 !交 由 工 程 师 站 负 责 处 理 故 障 事 件 % L<E 服务器部分
串’从 中 分 析 得 到 轴 系 扭 振 信号的方法(采用晶振发生 的时钟对各脉冲间隔进行计
数’确 定 每 一 脉 冲 间 隔 的 时
间’并 与 无 扭 振 时 平 稳 角 速
度 的 脉 冲 间 隔 进 行 比 较’从 图 " 扭振测量原理图
而获得转轴的扭振信息(为消除弯曲振动对扭振测量的
干扰’可采用双传感器拾振的方法(图 "给出了时间脉
和 远 程 监 控 !必 将 是 今 后 的 发 展 趋 势 %
大 型汽 轮 发 电 机 组 轴 系 扭 振 破 坏 的 严 重 性-频 发
性 及潜 伏性!已逐 步被 国 内 外 电 力 系 统 的 同 行 所 认 识
和 重 视 !成 为 提 高 大 电 网 -大 机 组 运 行 稳 定 性 和 可 靠 性
’引 言
在 电网 扰 动 或 承 受 冲 击 载 荷 的 情 况 下’汽 轮 发 电 机组会因受到不平衡转矩的作用而激发轴系扭振(如 果 扭 振 振 幅 超 过 允 许 值 ’就 会 导 致 轴 系 的 疲 劳 损 伤 ’甚 至 造 成 恶 性 事 故 (因 此 ’对 汽 轮 发 电 机 组 轴 系 扭 振 进 行 在 线监测与分析’是关 系 到 汽 轮 发 电 机 组 安 全 运 行 的 重大课题之一(
:=;&=6,\ =,7? , 张 晓 玲!唐 锡 宽?转 轴 扭 角 及 扭 振 测 试 技 术 研 究?清 华 大 学
学 报 !6PP^!=^:1;&1=\ 1[? = 顾 煜 炯!杨 昆!何 成 兵?基 于 四 端 网 络 法 的 汽 轮 发 电 机 扭 振
特性仿真 ?中国机械工程!6PPP!67:Z;&Z]7\Z],?
A)
.3 B1C(
式 中 0C(为 时 钟 脉 冲 频 率 %
4D6
E 系统的结构组成
本 系 统 的 结 构 包 括 传 感 器 系 统 -数 据 采 集 系 统 -工
程 师 站 -FGH服 务 器 和 数 据 库 服 务 器 等 % 按 照 分 布 式
设 计 思 想 !传 感 器 系 统 负 责 现 场 信 号 的 拾 取 和 传 送 !它
加 信 号的采样数>由于 汽 轮 发 电 机 组 轴 系 的 扭 振 频 率
一 般 较 低 !因 此 并 不 需 要 很 高 的 采 样 速 率 %瞬 态 扭 振 是
一 个 逐渐衰减的过程!如 果 把 衰 减 扭 振 过 程 的 信 号 分
段并作 ??@分析!并比较各段间同一频率分量的幅值
变 化 !就 可 算 出 各 频 率 下 的 振 幅 衰 减 系 数 !进 而 得 出 模
服 务 器 部 分 包 括 数 据 库 服 务 器 和 FGH服 务 器% 数 据库 服务器 负责全 厂 各 机 组 的 扭 振 数 据!包 括 实 时 数 据 和 历 史 数 据 >FGH服 务 器 主 要 负 责 扭 振 实 时 数 据 和故障分析结果的全厂发布% L<L 工程师站部分
工程师 站 是 整 个 系 统 的 分 析 计 算 中 心!一 旦 扭 振 故 障 发 生 !工 程 师 站 的 分 析 软 件 随 即 启 动 !其 分 析 数 据 来自于数据库服务器%
) *+,-.+/-,01,2),1345-,0647.89 :+/;+/7-+,13<-=/1.-+,7+:;>/=+08,8/1.+/ 6?1:.7
@ABACDEFG HIJKIFGLDFG BMFGNAF
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5O1
仪器仪表学报
第 55卷ห้องสมุดไป่ตู้
脉冲时序法就是将传感器的输出信号限幅整形! 离 散 化 成 疏 密 相 间 的 矩 形 波!利 用 单 片 机 的 "#$部 件 !在 内 部 时 钟 的 作 用 下 !连 续 对 矩 形 波 进 行 计 数 % 假 设 计 数 脉 冲 的 时 间 间 隔 为 &’!则 ’() *+, &’-’.) */ , &’!其 中0*+-*/ 分 别 为 从 第 1齿 到 第 23齿 和 .齿 的 计 数 次 数 !将 它 们 代 入 式 456得 0
的重大课题%我国对汽轮发电机组轴系扭振的研究还
处于 起步阶 段!当 务之急 是 要 解 决 电 磁 转 矩 和 轴 系 扭
振 响应 的计算!研 究机组 结 构 的 扭 应 力 寿 命 曲 线 和 扭
应 力校 核办法!确 定寿命 损 耗 与 各 种 影 响 因 素 间 的 复
杂耦合关系%
4下转第 5O:页6
汽轮发电机组轴系扭振监测与分析系统
作者： 作者单位：
顾煜炯， 何成兵， 杨昆 华北电力大学动力工程系(北京)
本文读者也读过(10条) 1. 王延博.张卫军.张学延.葛祥 大型汽轮发电机组轴系振动故障的远程诊断[会议论文]-2004 2. 姚永芳.邓燕 一类规划问题最优解的存在性和唯一性[期刊论文]-松辽学刊(自然科学版)2002(2) 3. 修乃华.吴红红 关于凸二次规划的解唯一性[期刊论文]-北方交通大学学报2001,25(3) 4. 和燕.孙英 线性规划唯一最优解的讨论[期刊论文]-楚雄师范学院学报2003,18(6) 5. 闻振卫 最优解唯一的线性规划问题[期刊论文]-苏州大学学报(自然科学版)2004,20(2) 6. 李敏 资源的影响价格与对偶最优解的非唯一性[期刊论文]-哈尔滨师范大学自然科学学报2004,20(2) 7. 颜世建.尤兴华 求解极小l1模问题的修正Bland规则[期刊论文]-南京师大学报(自然科学版)2001,24(2) 8. 一类整数规划问题有唯一最优解的充要条件[期刊论文]-东莞理工学院学报2005,12(5) 9. 许加兵 振动数据采集分析装置中的DSP系统的开发[会议论文]-2001 10. 聂立平 转动设备联轴器对轮对中对设备的影响[期刊论文]-中国新技术新产品2009(16)
可将信号中另几个周期中同相位点的平均值代替该
点 % 此 外 !对 采 集 数 据 进 行 数 字 滤 波 !也 能 取 得 较 好 的 效果% 5<5<: 量化误差的分析
在用时 间 脉 冲 法 测 量 扭 振 过 程 中!利 用 内 部 时 钟 对 齿 轮脉冲串进行计数 来 确 定 转 过 某 一 齿 的 时 间!不 可 避 免 地 存 在 量 化 误 差 !其 相 对 误 差 为 0
74.6) 5*2+84*/9 2.3*+6 ;<; 扭振信号的处理与分析
4:6
5<5<= 扭振采样信号的特点及处理
扭 振信 号 中 包 含 与 转 速 同 频 率 或 倍 频 的 成 分!但
一 般 扭振成分的频率与 转 速 不 相 关!故 不 能 对 各 扭 振
分 量 整 周 期 截 取 %为 减 少 频 谱 分 析 时 的 栅 栏 效 应 !可 增
N 结束语
本 系统 基 于 分 布 式 设 计 思 想!利 用 现 场 总 线 和 网 络 技术 构建了 扭振在 线 监 测 与 分 析 的 实 时 网 络!实 现 了 扭 振 数 据 的 全 厂 共 享 %随 着 互 联 网 应 用 的 日 益 广 泛 ! 将汽轮发电机组轴系扭振监测与分析系统推向网络化
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:上接第 ,^7页;
参考文献
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本文介绍新近研制的汽轮发电机组轴系扭振在线监 测与分析系统’在分析时间脉冲法测量旋转轴系扭振的 原理及信号处理方法之后’详细阐述了该系统的结构组 成和功能分析(
( 时间脉冲法扭振测量的原理与信号处理
(S’ 时间脉冲法扭振测量原理 时间脉冲法测量轴系扭振’就是利用磁电式传感器
获取安装在轴上的等分或不
等分齿轮产生的系列脉冲