[发明专利]一种汽轮发电机组转子瞬时转速测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种瞬时转速测试装置及其测试方法，特别是一种汽轮发电机组转子瞬时转速测试装置及其测试方法。

背景技术

汽轮发电机组是复杂的旋转机械系统，工作时其轴系主要受到蒸汽主动转矩、电磁转矩的共同作用而高速旋转，汽轮发电机组的设计与运行通常与汽轮发电机组的转动惯量有关，而汽轮发电机组的转动惯量与汽轮发电机组轴系的瞬时转速变化规律有关。在理论上，转速具有平均与瞬时两层含义，平均转速是指一定时间间隔内转子转过的角位移，瞬时转速为时间间隔趋近于无穷小时平均转速的极限，瞬时转速中包含有丰富的反映转子转动状态的综合信息。

在现有技术中测量瞬时转速的方法主要有测频法和测周期法。

测频法就是在一定的测量间隔时间内对转速传感器输出的有效电脉冲信号进行计数。首先应确定一个阈值，然后指定上升沿或下降沿作为有效脉冲信号的触发点，在测量间隔时间固定时，对有效脉冲的个数进行计数，即可得到测量间隔时间内的瞬时转速数据，但测频法响应时间长，从而会导致在规定时间内获取的瞬时转速数据点少，进而导致测得的瞬时转速变化规律不精准，影响计算汽轮发电机组的转动惯量的准确度。

测周期法是测得测速齿轮产生的两脉冲的间隔时间，就可获得两脉冲间隔的平均角速度，测周期方法有高频波形采样法和高频计数法。(1)高频波形采样法利用经滤波后的原始正弦载波信号，设置一个阈值电压Vth来确定脉冲信号的周期起始点，当信号处于上升沿(或者下降沿)电压大于阈值电压时标记下时间，将两相邻的时刻的精确时间间隔记录下来，即可得两相邻时刻之间的瞬时转速。(2)高频计数法是将电涡流传感器输出的信号处理为规整的方波信号。使用高频计数器产生的远比脉冲宽度密集的高频定周期方波的周期时间为尺度，去量取脉冲方波的时间。测周期法以预设齿轮齿数为一周期，在规定的时间内相比于测频法的响应时间短，测量的瞬时转速数据点多，但是在转速自由飞升期得到的转速数据点还是很少，无法精确拟合出瞬时转速变化规律，如需要缩短响应时间，就需要增多齿轮齿数，但齿数增多后，每个齿的齿宽减小，会影响电涡流传感器的输出信号，影响测量瞬时转速数据的测量精度，从而影响拟合瞬时转速变化规律。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种汽轮发电机组转子瞬时转速测试装置及其测试方法，以解决现有技术中拟合出瞬时转速的变化规律精确度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种汽轮发电机组转子瞬时转速测试装置，其特征在于：包含依次连接的

原始转速信号采集模块，用于当汽轮发电机组发生甩负荷时，采集汽轮发电机组的原始转速信号；

第一滤波模块，用于对原始转速信号进行滤波，得到转速信号；

转速信号解调模块，用于对转速信号进行希尔伯特变换解调，得到包络信号及其解析信号；

求解模块，用于根据对包络信号及其解析信号进行求解，得到第一瞬时转速信号；

第二滤波模块，用于对所述第一瞬时转速信号进行滤波，得到第二瞬时转速信号；

拟合模块，用于对第二瞬时信号进行拟合，得到瞬时转速曲线。

进一步地，所述转速信号解调模块包含

波形图建立单元，用于建立原始转速信号的时域波形图；

第一频谱图建立单元，用于建立原始转速信号的频谱图；

转速信号调制单元，用于根据时域波形图和所述频谱图对转速信号的频率进行调制，得到包络信号。

进一步地，所述求解模块包含

频率获取单元，用于获取包络信号的频率；

包络信号的相位角获取单元，用于获取包络信号的相位角；

求解单元，用于利用希尔伯特变换、频率以及相位角对包络信号进行解析，得到解析信号；

解析信号的相位角获取单元，用于获取解析信号的相位角；

求导单元，用于对解析信号的相位角求导，得到第一瞬时转速信号。

进一步地，所述第二滤波模块包含

第二频谱图建立单元，用于建立第一瞬时转速信号的频谱图；

扭振频率确定单元，用于根据频谱图确定第一瞬时转速信号的扭振频率；

第二滤波单元，用于滤波所述扭振频率，得到第二瞬时转速信号。

一种汽轮发电机组转子瞬时转速测试方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：当汽轮发电机组发生甩负荷时，采集汽轮发电机组的原始转速信号；

步骤二：对原始转速信号进行滤波，得到转速信号；

步骤三：对转速信号进行解调，得到包络信号；