[发明专利]一种汽轮机主轴设备故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种汽轮机主轴设备故障诊断方法，包括在汽轮机主轴上布置有磁电式速度传感器和电涡流传感器，建立振动数据坐标图，获得振动数据轨迹图；判断每个振动数据轨迹图中的振动数据是否大于预警值；将大于离散阈值的离散值构建形成预警离散值集合，建立轴心坐标图，获得轴心轨迹图；通过振动数据坐标图和轴心轨迹图来判断是否出现对应的故障。本发明的方法具有智能预警和诊断功能，能够对典型故障中的问题轴承座、油膜涡动故障、油膜振荡故障进行有效精准的诊断和预警；能够避免出现重大安全事故，智能预警也能够降低电厂运行风险和提高设备维修管理水平。

技术领域

本发明涉及汽轮机主轴的监控技术领域，具体涉及到一种汽轮机主轴设备故障诊断方法。

背景技术

汽轮机组是发电厂最重要的组件之一，汽轮机在高温高压的蒸汽推动下进行转动，进而实现发电。汽轮机的主轴是根据煤气发电机组的规格设计，根据机组规模来选择合适的汽轮机组主轴的长度，主轴轴承座的安装数量也是根据主轴的长度来设计的。例如，小型的汽轮机组的主轴长度一般在7米左右，可以设置3～5个主轴轴承座进行安装。当主轴长度发生变化后，主轴轴承座的安装数量也可以对应的增减。汽轮机主轴和主轴轴承座在安装后，需要中心保持在同一直线上，否则将会造成严重的振动。

汽轮机主轴的转动情况是机组的重要检测指标之一，通过主轴的转动情况检测，能够及时发现主轴的问题。现有技术中，一般均会在主轴轴承座位置安装转速传感器、偏心传感器、热膨胀传感器、胀差传感器、磁电式速度传感器和电涡流传感器来检测主轴上的振动状态。例如，现有技术中往往通过磁电式速度传感器来检测主轴的振动幅值，当主轴的振动幅值大于预设阈值时，则判定该主轴对应位置的振动具有风险，可能存在某些安全问题，需要进行报警。

然而，这种简单的监控报警方式，仅仅能够对主轴或者轴承座的振动数据进行检测，不能够对其他故障进行检测。同时，汽轮机主轴在转动过程中，有可能出现振动幅值未超过预设阈值，但是其振动不均衡，当出现这种情况时现有技术并不能够及时发现，无法做到提前预警。

其次，现有技术员中的汽轮机主轴的检测和问题诊断，大多依靠操作人员的经验和零散的数据，并不能够根据振动趋势和图谱来进行有效的识别，导致主轴运行的风险并不能够提前预警，能够诊断出的故障情形也较少。

综上所述，现有技术具有以下缺陷：

(1)现有的电厂监控系统只能对汽轮机主轴的振动数值进行监测，没有形成对应的波形频谱图及各种轨迹图谱；当主轴设备发生故障后无法通过对数据的分析找到故障原因。

(2)现有电厂装置的报警方式只是通过振动大小，采用单一的过线报警方式，只有当机组出现重大故障时，保护系统才能发挥作用，缺乏对故障的早期监测预警能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽轮机主轴设备故障诊断方法，能够对汽轮机主轴上的故障进行更加有效的预警和监测；特别是当主轴振动未超过预设阈值时，能够对振动不均衡进行有效监测，提前对主轴轴承座的问题进行预警。

为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种汽轮机主轴设备故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤(1)、在汽轮机主轴上布置有N个磁电式速度传感器和M个电涡流传感器，磁电式速度传感器设置在主轴轴承座所在区域，主轴轴承座的编号与磁电式速度传感器的编号一一对应；

步骤(2)、建立振动数据坐标图，在检测时间内连续采集每个磁电式速度传感器产生的振动数据，将振动数据在振动数据坐标图中形成振动数据轨迹图；获得N个振动数据轨迹图；

步骤(3)、判断每个振动数据轨迹图中的振动数据是否大于预警值：

若振动数据轨迹图中的振动数据大于预警值，则判定该振动数据轨迹图对应的主轴轴承座为问题轴承座；