一种转子在各方向相对振动最大值的测量方法及系统
阅读说明：本技术 一种转子在各方向相对振动最大值的测量方法及系统 (Method and system for measuring maximum value of relative vibration of rotor in all directions ) 是由 张华东 于信波 孙明 杨春 张富春 赵峰 张敬 李朋 邵帅 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种转子在各方向相对振动最大值的测量方法及系统,属于火力发电领域,测量方法包括：获取转子转动一周内在多个采集点处各电涡流传感器采集的间隙电压值；针对每一采集点,根据各电涡流传感器的间隙电压值,确定各电涡流传感器的位置坐标；根据各电涡流传感器的位置坐标,确定转子在所述采集点处的位置坐标；根据转子在所述采集点处的位置坐标,确定转子在所述采集点处的相对振动值和角度；最终根据转子在各采集点处的相对振动值,能够得到转子在各个方向的相对振动最大值及对应的角度,进而提高对转子运转监测的精确度。(The invention provides a method and a system for measuring the maximum value of relative vibration of a rotor in each direction, which belong to the field of thermal power generation, and the measuring method comprises the following steps: acquiring gap voltage values acquired by each eddy current sensor at a plurality of acquisition points in one circle of rotation of the rotor; for each acquisition point, determining the position coordinates of each eddy current sensor according to the gap voltage value of each eddy current sensor; determining the position coordinates of the rotor at the acquisition point according to the position coordinates of each eddy current sensor; determining the relative vibration value and angle of the rotor at the acquisition point according to the position coordinate of the rotor at the acquisition point; finally, according to the relative vibration values of the rotor at the acquisition points, the maximum relative vibration values and the corresponding angles of the rotor in all directions can be obtained, and the accuracy of monitoring the operation of the rotor is further improved.)
技术领域
本发明涉及火力发电领域，特别是涉及一种转子在各方向相对振动最大值的测量方法及系统。
背景技术
在火力发电领域中，汽轮机是非常重要的设备，对汽轮机的监测也尤为重要，对汽轮发电机来说，转子的径向振动是衡量其机械情况的一个最基本的指标。对于很多机械故障，包括转子不平衡、不对中、轴承磨损、碰摩等都可以通过对径向振动的测量进行探测。转子是旋转机械的核心部件，旋转机械能否正常工作主要决定于转子能否正常运转。对转子的运动中发现振动故障，要比从轴承座或机壳的振动提取信息更为直接和有效。所以，目前对转子径向振动的测量越来越重要，转子径向振动的测量对机器故障诊断是非常有用的。
现阶段，对于汽轮机转子径向振动的监测，多采用2个相互垂直安装电涡流传感器来测量，一般安装角度为45°方向和135°方向，由于传感器的测量原理为测量垂直传感器的表面，所以显示数值仅为安装角度的数值，即只能显示45°方向和135°方向的振动数值，因此，现有的测量方法对转子的运动监测并不精准，不能准确反应出转子的工作状况。
基于上述问题，亟需一种新的测量方法以提高对转子运转监测的精确度。
发明内容
本发明的目的是提供一种转子在各方向相对振动最大值的测量方法及系统，可提高对转子运转监测的精确度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种转子在各方向相对振动最大值的测量方法，所述转子在各方向相对振动最大值的测量方法包括：
获取转子转动一周内在多个采集点处各电涡流传感器采集的间隙电压值；各采集点为转子转动时不同角度的位置；
针对每一采集点，根据各电涡流传感器的间隙电压值，确定各电涡流传感器的位置坐标；
根据各电涡流传感器的位置坐标，确定转子在所述采集点处的位置坐标；
根据转子在所述采集点处的位置坐标，确定转子在所述采集点处的相对振动值和角度；
根据转子在各采集点处的相对振动值，确定相对振动值的最大值及对应的角度。
可选地，所述电涡流传感器的数量为2个；
根据以下公式，得到各电涡流传感器的位置坐标：
a＝1，2；
其中，a表示电涡流传感器的序号，(Xa，Ya)为第a个电涡流传感器的位置坐标值，L为转子安装的左侧隙值，R为转子安装的右侧隙值，U为转子安装的顶隙值，D为转子的轴径，Va为第a个电涡流传感器的间隙电压值，Wa为第a个电涡流传感器的安装角度。
可选地，所述电涡流传感器的数量为2个；
所述根据各电涡流传感器的位置坐标，确定转子在所述采集点处的位置坐标，具体包括：
根据以下公式，确定转子在第m个采集点处的初始位置坐标；
其中，(xm，ym)为转子在第m个采集点处的初始位置坐标，(X1,Y1)为第一电涡流传感器的位置坐标，(X2,Y2)为第二电涡流传感器的位置坐标；
比较初始位置坐标中的横坐标xm与转子安装的顶隙值的大小，小于转子安装的顶隙值的横坐标xm对应的初始位置坐标为转子在第m个采集点处的位置坐标。
可选地，两个电涡流传感器垂直设置。
可选地，两个电涡流传感器的设置角度为45°和135°。
可选地，根据以下公式，得到转子在第m个采集点处的相对振动值：
其中，Rm为转子在第m个采集点处的相对振动值，(xm，ym)为转子在第m个采集点处的位置坐标。
可选地，根据以下公式，得到转子在第m个采集点处的角度：
其中，θm为转子在第m个采集点处的角度，(xm，ym)为转子在第m个采集点处的位置坐标。
为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：
一种转子在各方向相对振动最大值的测量系统，所述转子在各方向相对振动最大值的测量系统包括：
获取单元，用于获取转子转动一周内在多个采集点处各电涡流传感器采集的间隙电压值；各采集点为转子转动时不同角度的位置；
传感器位置确定单元，与所述获取单元连接，用于针对每一采集点，根据各电涡流传感器的间隙电压值，确定各电涡流传感器的位置坐标；
转子位置确定单元，与所述传感器位置确定单元连接，用于根据各电涡流传感器的位置坐标，确定转子在所述采集点处的位置坐标；
转子振动值和角度确定单元，与所述转子位置确定单元连接，用于根据转子在所述采集点处的位置坐标，确定转子在所述采集点处的相对振动值和角度；
最大值确定单元，与所述转子振动值和角度确定单元连接，用于根据转子在各采集点处的相对振动值，确定相对振动值的最大值及对应的角度。
可选地，所述电涡流传感器的数量为2个；
根据以下公式，得到各电涡流传感器的位置坐标：
a＝1,2；
其中，a表示电涡流传感器的序号，(Xa，Ya)为第a个电涡流传感器的位置坐标值，L为转子安装的左侧隙值，R为转子安装的右侧隙值，U为转子安装的顶隙值，D为转子的轴径，Va为第a个电涡流传感器的间隙电压值，Wa为第a个电涡流传感器的安装角度。
可选地，所述电涡流传感器的数量为2个；
所述转子位置确定单元包括：
初始位置坐标确定模块，用于根据以下公式，得到转子在第m个采集点处的初始位置坐标：
其中，(xm，ym)为转子在第m个采集点处的初始位置坐标，(X1,Y1)为第一电涡流传感器的位置坐标，(X2,Y2)为第二电涡流传感器的位置坐标；
比较模块，与所述初始位置坐标确定模块连接，用于比较初始位置坐标中的横坐标xm与转子安装的顶隙值的大小，小于转子安装的顶隙值的横坐标xm对应的初始位置坐标为转子在第m个采集点处的位置坐标。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：通过获取转子相关安装参数(如左侧隙值、右侧隙值、顶隙值、转子轴径、传感器安装角度及安装间隙电压)，得到电涡流传感器的位置；根据电涡流传感器的位置，得到转子在各采集点处的位置；根据转子在各采集点处的位置，得到转子在对应各采集点处的相对振动值和角度，最终能够得到转子在各个方向的相对振动最大值及对应的角度，进而提高对转子运转监测的精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明转子在各方向相对振动最大值的测量方法的流程图；
图2为转子在各方向相对振动最大值的测量结果图；
图3为本发明转子在各方向相对振动最大值的测量系统的模块结构图。
符号说明：
获取单元-1，传感器位置确定单元-2，转子位置确定单元-3，转子振动值和角度确定单元-4，最大值确定单元-5。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种转子在各方向相对振动最大值的测量方法及系统，通过获取转子相关安装参数(如左侧隙值、右侧隙值、顶隙值、转子轴径、传感器安装角度及安装间隙电压)，得到电涡流传感器的位置；根据电涡流传感器的位置，得到转子在各采集点处的位置；根据转子在各采集点处的位置，得到转子在对应各采集点处的相对振动值和角度，最终能够得到转子在各个方向的相对振动最大值及对应的角度，进而提高对转子运转监测的精确度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明转子在各方向相对振动最大值的测量方法包括：
S1：获取转子转动一周内在多个采集点处各电涡流传感器采集的间隙电压值；各采集点为转子转动时不同角度的位置。
S2：针对每一采集点，根据各电涡流传感器的间隙电压值，确定各电涡流传感器的位置坐标。优选地，所述电涡流传感器的数量为2个。
具体地，根据以下公式，得到各电涡流传感器的位置坐标：
a＝1，2；
其中，a表示电涡流传感器的序号，(Xa，Ya)为第a个电涡流传感器的位置坐标值，L为转子安装的左侧隙值，R为转子安装的右侧隙值，U为转子安装的顶隙值，D为转子的轴径，Va为第a个电涡流传感器在的间隙电压值，Wa为第a个电涡流传感器的安装角度。
在本实施例中，电涡流传感器的位置为相对于转子轴心的位置坐标。
S3：根据各电涡流传感器的位置坐标，确定转子在所述采集点处的位置坐标。
S4：根据转子在所述采集点处的位置坐标，确定转子在所述采集点处的相对振动值和角度。
具体地，根据以下公式，得到转子在第m个采集点处的相对振动值：
其中，Rm为转子在第m个采集点处的相对振动值，(xm，ym)为转子在第m个采集点处的位置坐标。
根据以下公式，得到转子在第m个采集点处的角度：
其中，θm为转子在第m个采集点处的角度，(xm，ym)为转子在第m个采集点处的位置坐标。
S5：根据转子在各采集点处的相对振动值，确定相对振动值的最大值及对应的角度。
在本实施例中，两个电涡流传感器垂直设置。且两个电涡流传感器分别安装在转子的45°和135°方向上。
进一步地，S3：根据各电涡流传感器的位置坐标，确定转子在所述采集点处的位置坐标，具体包括：
根据以下公式，确定转子在第m个采集点处的初始位置坐标；
其中，(xm，ym)为转子在第m个采集点处的初始位置坐标，(X1,Y1)为第一电涡流传感器在第m个采集点处的位置坐标，(X2,Y2)为第二电涡流传感器在第m个采集点处的位置坐标；
比较初始位置坐标中的横坐标xm与转子安装的顶隙值的大小，小于转子安装的顶隙值的横坐标xm对应的初始位置坐标为转子在第m个采集点处的位置坐标。
由于方程组的计算结果会有2组数值，但由于转子的位置不可能超出顶隙值，因此只保留计算结果xm小于顶隙值的1组数据，作为转子的坐标。
本发明主要是利用现有已安装的电涡流传感器，通过在每一个采集周期内对采集点进行计算，在同一时刻，2个传感器都会得到一个采集点处的间隙电压值，可通过2个采集点的间隙电压值计算出此时转子的位置，进而可以计算出整个采集周期内任意时刻的的转子位置，通过将整个周期内数据的对比就能找到转子振动的最大值和位置角度。
本发明可以除了能得到电涡流传感器安装方向的振动数值外，还可以计算得到其他位置方向(如40度、115度、325度)的振动数值，位置方向的最小角度与采集点有关系。
假如采集点为M，位置方向角度为N，则M*N＝360，对应关系如下。
在计算各个方向的相对振动值之前，需要查找原始数据，原始数据包括转子安装的顶隙值、左侧隙值、右侧隙值、传感器的安装间隙电压、传感器安装角度、转子轴径，转子轴径可以在设计规范中查找到，其它数据都可以在检修记录中查找到。
在某一时间转子各个方向相对振动值大小和角度的计算如下表
以原始(初始)位置为参考，取整个采集周期内的相对振动值的最大值即为转子振动的最大值，其对应的位置(角度)即为转子振动最大的位置方向。如图2所示为采用本发明转子在各方向相对振动的最大值的测量方法测量得到的某一采集周期内转子的相对振动最大值及对应的角度的结果图。
在图2所示的实施例中，X为第一电涡流传感器，安装在45°方向，Y为第二电涡流传感器，安装在135°方向。采用本发明的测量方法对转子各个方向的相对振动值进行测量后，得到45°对应的相对振动值为48um，135°对应的相对振动值为38um，67°对应的相对振动值为58um为所有采集点相对振动值的最大值。
本发明计算出转子转动一周内多个角度的相对振动值，进而能够得到转子相对振动的最大值，相对于传统的只显示传感器安装角度45°和135°的振动最大值，提高了转子相对振动值的准确性。能够帮助现场人员更直观且快速的找到转子在径向振动的最大值和位置方向，能够及时有效的处理相对应的故障，减少因转子在其它方向的振动大而引起未知故障，为机组的安全运行提供了保障，既提高了工作效率由能够提高现场人员工作的积极性，对现场人员的日常巡检工作和检修维护工作都有很重要的作用。
如图3所示，本发明转子在各方向相对振动最大值的测量系统包括：获取单元1、传感器位置确定单元2、转子位置确定单元3、转子振动值和角度确定单元4以及最大值确定单元5。
其中，所述获取单元1用于获取转子转动一周内在多个采集点处各电涡流传感器采集的间隙电压值。各采集点为转子转动时不同角度的位置。
所述传感器位置确定单元2与所述获取单元1连接，所述传感器位置确定单元2用于针对每一采集点，根据各电涡流传感器的间隙电压值，确定各电涡流传感器的位置坐标。
具体地，所述电涡流传感器的数量为2个；
根据以下公式，得到各电涡流传感器在的位置坐标：
a＝1，2；
其中，a表示电涡流传感器的序号，(Xa，Ya)为第a个电涡流传感器的位置坐标值，L为转子安装的左侧隙值，R为转子安装的右侧隙值，U为转子安装的顶隙值，D为转子的轴径，Va为第a个电涡流传感器的间隙电压值，Wa为第a个电涡流传感器的安装角度。
所述转子位置确定单元3与所述传感器位置确定单元2连接，所述转子位置确定单元3用于根据各电涡流传感器的位置坐标，确定转子在所述采集点处的位置坐标。
在本实施例中，所述电涡流传感器的数量为2个；
具体地，所述转子位置确定单元包括：初始位置坐标确定模块及比较模块。
其中，所述初始位置坐标确定模块用于根据以下公式，得到转子在第m个采集点处的初始位置坐标：
其中，(xm，ym)为转子在第m个采集点处的初始位置坐标，(X1,Y1)为第一电涡流传感器在第m个采集点处的位置坐标，(X2,Y2)为第二电涡流传感器在第m个采集点处的位置坐标。
所述比较模块与所述初始位置坐标确定模块连接，所述比较模块用于比较初始位置坐标中的横坐标xm与转子安装的顶隙值的大小，小于转子安装的顶隙值的横坐标xm对应的初始位置坐标为转子在第m个采集点处的位置坐标。
所述转子振动值和角度确定单元4与所述转子位置确定单元3连接，所述转子振动值和角度确定单元4用于根据转子在所述采集点处的位置坐标，确定转子在所述采集点处的相对振动值和角度。
具体地，根据以下公式，得到转子在第m个采集点处的相对振动值：
其中，Rm为转子在第m个采集点处的相对振动值，(xm，ym)为转子在第m个采集点处的位置坐标。
根据以下公式，得到转子在第m个采集点处的角度：
其中，θm为转子在第m个采集点处的角度，(xm，ym)为转子在第m个采集点处的位置坐标。
所述最大值确定单元5与所述转子振动值和角度确定单元4连接，所述最大值确定单元5用于根据转子在各采集点处的相对振动值，确定相对振动值的最大值及对应的角度。
相对于现有技术，本发明转子在各方向相对振动的最大值的测量系统与上述转子在各方向相对振动的最大值的测量方法的有益效果相同，在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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