專(zhuān)利名稱(chēng)：：汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及大型火力發(fā)電廠、需要汽輪發(fā)電機(jī)組或大容量電動(dòng)機(jī)的工業(yè)領(lǐng)域的軸系機(jī)械疲勞的測(cè)量算法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：大型火力汽輪機(jī)組技術(shù)是我國(guó)重大裝備的關(guān)鍵設(shè)備之一，大功率機(jī)組的軸系具有輕質(zhì)柔性、多支承、大跨距、高功率密度的特征，發(fā)電機(jī)材料利用系數(shù)提高，軸系截面功率密度相對(duì)增大，軸系的加長(zhǎng)使扭轉(zhuǎn)剛度下降，軸系固有頻率譜相對(duì)較密，誘發(fā)振動(dòng)的能量較低；同時(shí)電網(wǎng)也在朝著超高壓大區(qū)域的方向發(fā)展，超高壓遠(yuǎn)距離輸電大量采用串補(bǔ)電容提高電網(wǎng)輸電能力。輸電線路的串聯(lián)電容補(bǔ)償、直流輸電、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的不當(dāng)加裝，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、可控硅控制系統(tǒng)、電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反饋?zhàn)饔玫龋锌赡苷T發(fā)、導(dǎo)致次同歩振蕩(sso)現(xiàn)象。汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣性較大，對(duì)軸系本身的低階扭轉(zhuǎn)模態(tài)十分敏感，呈低周高應(yīng)力的受力狀態(tài)。發(fā)生機(jī)電擾動(dòng)時(shí)，汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和發(fā)電機(jī)電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩之間失去平衡，作用在軸系上的扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力也將發(fā)生變化，增加軸材料的疲勞損傷，降低使用壽命。當(dāng)扭應(yīng)力大到一定程度時(shí)，將導(dǎo)致機(jī)組軸系損壞或斷裂，嚴(yán)重影響機(jī)組安全可靠運(yùn)行。如何準(zhǔn)確測(cè)量運(yùn)行中的大型汽輪發(fā)電機(jī)組在受到擾動(dòng)產(chǎn)生扭振時(shí)的軸系機(jī)械疲勞是保護(hù)機(jī)組軸系的關(guān)鍵。汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞實(shí)時(shí)測(cè)量算法實(shí)現(xiàn)SS0情況下對(duì)機(jī)組軸系扭振的保護(hù)。國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)實(shí)時(shí)計(jì)算汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞的方法，且沒(méi)有提供機(jī)組軸系扭振保護(hù)與控制設(shè)備的廠家。本專(zhuān)利申報(bào)材料介紹一種汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞的實(shí)時(shí)算法，通過(guò)測(cè)量裝置測(cè)得運(yùn)行中汽輪發(fā)電機(jī)組機(jī)端角速度變化值，應(yīng)用專(zhuān)門(mén)算法計(jì)算的機(jī)組軸系模態(tài)和振型，得到軸系截面處載荷-時(shí)間歷程曲線，應(yīng)用雨流法統(tǒng)計(jì)應(yīng)力循環(huán)，査閱相應(yīng)材料零件S-N曲線得到軸系的疲勞值，最終確定故障或擾動(dòng)情況下對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組軸系造成的損傷。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供了一種汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞的實(shí)時(shí)測(cè)量方法，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量在不確定擾動(dòng)下對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組軸系造成的損傷。本發(fā)明適用于300MW、600MW、IOOO匿的主力大型汽輪發(fā)電機(jī)組，也同樣適用于300MW以下的小型汽輪發(fā)電機(jī)組和大容量電動(dòng)機(jī)。軸系計(jì)算斷面、危險(xiǎn)截面與軸系的轉(zhuǎn)子個(gè)數(shù)和軸頸尺寸相關(guān)，計(jì)算斷面取軸系各質(zhì)塊的連接位置，危險(xiǎn)截面取軸系中各轉(zhuǎn)子的軸頸位置。如東方汽輪機(jī)廠典型600MW機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)，高中壓合缸轉(zhuǎn)子與A低壓轉(zhuǎn)子之間為計(jì)算斷面Jl，此處的轉(zhuǎn)矩為T(mén)l，危險(xiǎn)截面為2#、3辟由瓦處；A低壓轉(zhuǎn)子與B低壓轉(zhuǎn)子之間為計(jì)算斷面J2，此處的轉(zhuǎn)矩為T(mén)2，危險(xiǎn)截面為4#、5ft軸瓦處；B低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)之間為計(jì)算斷面J3，此處的轉(zhuǎn)矩為T(mén)3，危險(xiǎn)截面為6#、7ft軸瓦處；汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞實(shí)時(shí)測(cè)量算法的主要步驟如下1.根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)組集中質(zhì)量模型計(jì)算軸系扭振模態(tài)和振型曲線1)確定集中質(zhì)量模型，如圖一所示的東方汽輪機(jī)廠典型600麗汽輪發(fā)電機(jī)組將軸系按轉(zhuǎn)子數(shù)分成四個(gè)集中質(zhì)量模塊和三個(gè)無(wú)質(zhì)量彈簧，構(gòu)成軸系扭振系統(tǒng)；2)確定集中質(zhì)量模型數(shù)據(jù)，各質(zhì)塊等效慣量與各彈簧等效剛度；3)計(jì)算軸系頻率及振型曲線。根據(jù)質(zhì)塊轉(zhuǎn)動(dòng)慣量M1、M2、M3、M4，轉(zhuǎn)速wl、《2、》3、《4，轉(zhuǎn)子角51、52、53、34，質(zhì)塊間扭轉(zhuǎn)剛度為K12、K23、K34，得到各質(zhì)塊自由運(yùn)動(dòng)標(biāo)幺值方程為'M1W+K12(U2)=0Af2*52"+幻2(52-州+《23(52-53)=0'M3*W+iC23(53-52)+X34((53-54)=0上式可以改寫(xiě)成如下形式-<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>化為矩陣形式:緒".AW/a2000夂34Ml幻2Ml〖12〖23M200《230iWl紹紹^34M4iV/4令上式的系數(shù)矩陣為K，I為單位陣。則計(jì)及轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)模型可表示為.-—0/一0_△《解如上方程可得到軸系頻率及振型曲線。如圖二所示。2.計(jì)算軸系計(jì)算斷面處的轉(zhuǎn)矩1)根據(jù)各階模態(tài)對(duì)應(yīng)的振型曲線，計(jì)算受到不同模態(tài)激勵(lì)信號(hào)下各質(zhì)塊間的扭角相對(duì)值，如對(duì)應(yīng)于圖二，可得到三個(gè)模態(tài)在軸系四個(gè)質(zhì)塊間的扭角相對(duì)值分別為611、612、613，021、622、923，631、632、2)計(jì)算各單位模態(tài)信號(hào)在軸系各計(jì)算斷面處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)于圖二模態(tài)一單位強(qiáng)度的信號(hào)在質(zhì)塊一、二之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為tll==K12*6>11;模態(tài)一單位強(qiáng)度的信號(hào)在質(zhì)塊二、三之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為tl2==K23*P12;模態(tài)一單位強(qiáng)度的信號(hào)在質(zhì)塊三、四之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為tl3=:K34*6>13;模態(tài)二單位強(qiáng)度的信號(hào)在質(zhì)塊一、二之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為t21::K12*P21;模態(tài)二單位強(qiáng)度的信號(hào)在質(zhì)塊二、三之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為t22:=K23*S22;模態(tài)二單位強(qiáng)度的信號(hào)在質(zhì)塊三、四之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為t23:=3;模態(tài)三單位強(qiáng)度的信號(hào)在質(zhì)塊一、二之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為=K12*S31;模態(tài)三單位強(qiáng)度的信號(hào)在質(zhì)塊二、三之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為t32==K23*S32;模態(tài)三單位強(qiáng)度的信號(hào)在質(zhì)塊三、四之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為:t33:3)通過(guò)采集機(jī)端角速度變化量，計(jì)算在軸系各計(jì)算斷面處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩采集機(jī)端角速度變化量Aw，經(jīng)濾波得到各模態(tài)信號(hào)Awl由=COS(ffl力，△《==4sin(w力得△《=*sin(w力/[<s^*cos((yJ)]。其中(k-l、2、3)，&=2《A《為機(jī)端各模態(tài)扭角值。則輸入信號(hào)作用在各計(jì)算斷面處的轉(zhuǎn)矩為計(jì)算斷面J1處的轉(zhuǎn)矩T1=T11+T21+T31計(jì)算斷面J2處的轉(zhuǎn)矩T2=T12+T22+T32計(jì)算斷面J3處的轉(zhuǎn)矩T3=T13+T23+T33其中Tll=tll*A《，模態(tài)一在計(jì)算斷面J1處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩；T21=t21*A《，模態(tài)二在計(jì)算斷面Jl處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩；T31=t31*A《，模態(tài)三在計(jì)算斷面J1處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩；T12=tl2*A《，模態(tài)一在計(jì)算斷面J2處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩；T22=t22*A《，模態(tài)二在計(jì)算斷面J2處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩；T32-t32*A《，模態(tài)三在計(jì)算斷面J2處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩；T13=tl3*A《，模態(tài)一在計(jì)算斷面J3處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩；T23-t23*A《，模態(tài)二在計(jì)算斷面J3處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩；T33-t33*A《，模態(tài)三在計(jì)算斷面J3處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩；至此，已知機(jī)端角速度變化量Aw，就可以求得各計(jì)算斷面處的轉(zhuǎn)矩T。載荷-時(shí)間歷程曲線也就得到了。4.計(jì)算某次擾動(dòng)情況下對(duì)機(jī)組軸系各個(gè)計(jì)算斷面造成的疲勞損傷累計(jì)值，即汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞。1)根據(jù)3中的計(jì)算方法得到機(jī)組軸系各個(gè)計(jì)算斷面處的載荷-時(shí)間歷程曲線；2)應(yīng)用實(shí)時(shí)雨流法查找載荷歷程中的應(yīng)力循環(huán)；3)應(yīng)用平均應(yīng)力折算系數(shù)法計(jì)算每個(gè)應(yīng)力循環(huán)對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力幅；4)査計(jì)算斷面相應(yīng)的危險(xiǎn)截面處的零件扭轉(zhuǎn)S-N曲線，得到單次應(yīng)力循環(huán)對(duì)確定危險(xiǎn)截面造成的疲勞損傷；5)線性累加所有循環(huán)的疲勞損傷，得到某次擾動(dòng)情況下各個(gè)危險(xiǎn)截面的疲勞損傷累計(jì)值。本發(fā)明給出了一種測(cè)量大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞的實(shí)時(shí)測(cè)量算法。該方法能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確測(cè)量大型汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系機(jī)械疲勞。隨著大容量汽輪發(fā)電機(jī)組和遠(yuǎn)距離大容量輸電技術(shù)的應(yīng)用，在機(jī)組和電網(wǎng)中發(fā)生次同步振蕩(SSO)的情況越來(lái)越嚴(yán)重，測(cè)試機(jī)組軸系扭振疲勞是解決SSO問(wèn)題的根本，是抑制次同步振蕩、保護(hù)發(fā)電機(jī)組等電力設(shè)備的運(yùn)行安全的關(guān)鍵。本方法首次提出實(shí)時(shí)測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞的算法，對(duì)解決發(fā)電廠和電網(wǎng)的次同步振蕩問(wèn)題具有重大意義。圖l示意了國(guó)產(chǎn)典型600麗汽輪發(fā)電機(jī)組將軸系按轉(zhuǎn)子數(shù)劃分得到的集中質(zhì)量模型；圖2.1、圖2.2、圖2.3示意了國(guó)產(chǎn)某型號(hào)600麗汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振固有頻率及振型圖，其中圖2.l為軸系扭振一階振形曲線，一階頻率fl:15.5HZ;圖2.2為軸系扭振二階振形曲線，二階頻率f2:25.98HZ;圖2.3為軸系扭振三階振形曲線，三階頻率f3:29.93HZ圖3.1、圖3.2和圖3.3示意了在某次擾動(dòng)下，經(jīng)測(cè)量裝置得到的機(jī)端角速度變化量Aw值分析得到的各個(gè)模態(tài)的采樣值；其中圖3.1為模態(tài)一采樣值；圖3.2為模態(tài)二采樣值；圖3.3為模態(tài)三采樣值；圖4.1和圖4.2示意了在某次擾動(dòng)下，在軸系某計(jì)算斷面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩-時(shí)間歷程曲線；縱坐標(biāo)為功率表示的轉(zhuǎn)矩，單位MW。圖4.1為轉(zhuǎn)矩-時(shí)間曲線一。統(tǒng)計(jì)時(shí)間8s，采樣頻率IOOOHZ。圖4.2的轉(zhuǎn)矩-時(shí)間曲線二為圖4.1曲線的局部放大，統(tǒng)計(jì)時(shí)間2s，采樣頻率IOOOHZ。圖5示意了汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)S-N曲線，S-N曲線為反映材料疲勞強(qiáng)度的特性曲線；圖6為測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組軸系疲勞的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振保護(hù)裝置接線示意圖。具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖表和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的工作過(guò)程為采集機(jī)端角速度變化量，解調(diào)出機(jī)端各模態(tài)扭角瞬時(shí)值。根據(jù)計(jì)算的模態(tài)頻率和振型曲線，計(jì)算輸入數(shù)據(jù)在軸系各個(gè)計(jì)算斷面處的產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，得到軸系各個(gè)計(jì)算斷面處的載荷-時(shí)間歷程曲線。應(yīng)用雨流法尋找應(yīng)力循環(huán)，查相應(yīng)的S-N曲線求得此循環(huán)對(duì)應(yīng)的疲勞損傷值，最終得到某次故障或擾動(dòng)情況下對(duì)機(jī)組軸系各個(gè)危險(xiǎn)截面造成的疲勞損傷累計(jì)值，即汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞。在圖5示意的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)S-N曲線中，本文中只給出了高中壓轉(zhuǎn)子和低壓缸A轉(zhuǎn)子之間的2弁、3辦由瓦位置，止推軸承位置和連接兩個(gè)轉(zhuǎn)子的聯(lián)軸節(jié)位置的扭轉(zhuǎn)S-N曲線。曲線縱坐標(biāo)為允許的轉(zhuǎn)矩值，以功率的標(biāo)幺值表示，1標(biāo)幺值表示314.6MW的功率。橫坐標(biāo)為循環(huán)次數(shù)，以對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示。如計(jì)算斷面Jl包含的2辨由瓦，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)計(jì)算得計(jì)算斷面Jl處的轉(zhuǎn)矩為1.85標(biāo)幺值時(shí)，允許的循環(huán)次數(shù)為10000，即對(duì)2#軸瓦位置軸頸造成的損傷為1/10000。以國(guó)內(nèi)某電廠600麗汽輪發(fā)電機(jī)組為例。按照?qǐng)Dl對(duì)軸系進(jìn)行?；?，得到簡(jiǎn)單集中質(zhì)量模型，如圖1所示，四個(gè)集中質(zhì)量模塊分別為高中轉(zhuǎn)子(HIP)、A低壓轉(zhuǎn)子(ALP)、B低壓轉(zhuǎn)子(BLP)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(GEN)。Ml、M2、M3、M4分別表示具有慣量的四各質(zhì)塊。k12、k23、k34分別表示連接質(zhì)塊具有扭轉(zhuǎn)剛度的無(wú)質(zhì)量彈簧。確定機(jī)組軸系參數(shù)，等效慣量與等效剛度等。如表一所示。求取軸系模態(tài)頻率與振型曲線?？汕笕缦路匠痰慕?，軸系各質(zhì)塊自由運(yùn)動(dòng)標(biāo)幺值方程為'M1W+幻2(U2)=0M2*W+ia2(52-州+《23(52_53)=0M3*W+《23(^3—52)+《34(53_54)=0W+K34(U3)=0化為矩陣形式幻2威"Ml似200幻2紹尺12M2M2尺23003〖34Af30奶M3〖34似400〖34紹威-—0/〖0令上式的系數(shù)矩陣為K，I為單位陣，則計(jì)及轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)模型可表示為解如上方程可得到軸系頻率及振型曲線，如圖2.1、圖2.2、圖2.3所示，軸系次同步扭振頻率有三個(gè)，分別為15.5HZ、25.98HZ、29.93HZ,稱(chēng)為軸系扭振的三個(gè)模態(tài)。模態(tài)相應(yīng)的振型曲線表示發(fā)生扭振時(shí)軸系各質(zhì)塊在此模態(tài)激勵(lì)下的扭角相對(duì)值。根據(jù)振型曲線計(jì)算質(zhì)塊間扭角相對(duì)值^.(i=l、2、3;j=l、2、3),如表二所示。根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)組的模態(tài)頻率、振型曲線、集中質(zhì)量模型的等效剛度，計(jì)算各模態(tài)單位強(qiáng)度單應(yīng)力循環(huán)在各個(gè)計(jì)算斷面處的產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩^(i=l、2、3;j=l、2、3)，如表三所示。仿真給定某次故障，采集機(jī)端角速度變化量Aw，經(jīng)濾波得到各模態(tài)信號(hào)Affll、△2、3。由厶6^=cosO力，==4tsinO力得:A^承sin(^V)/[wJcos(6y)]。其中(J^1、2、3)，^=2《。得到機(jī)端各模態(tài)扭角值A(chǔ)《、A《、A《。如圖3.1-3.3所示，其中縱坐標(biāo)單位rad/s。橫坐標(biāo)為記錄時(shí)間，長(zhǎng)度為8s，采樣頻率1000HZ。依據(jù)表三計(jì)算的轉(zhuǎn)矩值，將三個(gè)模態(tài)的作用線性疊加折算到軸系某截面處。本例中計(jì)算的為質(zhì)塊一、二之間計(jì)算斷面J1位置，得到截面位置的轉(zhuǎn)矩T^T11+T21+T31。其中Tll=tll*A《，T21=t21*A《，T31=t31*A^。得到的此次故障下的轉(zhuǎn)矩-時(shí)間歷程曲線，如圖4.1和4.2所示，在軸系某計(jì)算斷面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩-時(shí)間歷程曲線；縱坐標(biāo)為功率表示的轉(zhuǎn)矩，單位MW。圖4.1統(tǒng)計(jì)時(shí)間8s，采樣頻率1000HZ。圖4.2為圖4.1曲線的局部放大，統(tǒng)計(jì)時(shí)間2s，采樣頻率1000HZ。對(duì)圖4.1和4.2所示的轉(zhuǎn)矩-時(shí)間歷程曲線，應(yīng)用雨流法尋找應(yīng)力循環(huán)，得到每個(gè)循環(huán)的等效應(yīng)力幅值，表四為圖四曲線中尋找到的所有循環(huán)，共計(jì)157個(gè)，表四中給出構(gòu)成循環(huán)的峰值點(diǎn)和應(yīng)用平均應(yīng)力折算系數(shù)得到的等效應(yīng)力幅值。計(jì)算斷面Jl處有兩個(gè)危險(xiǎn)截面位置2#軸瓦處和3#軸瓦處。本例中只考察對(duì)2弁軸瓦處造成的損傷。查如圖5所示的2弁軸瓦處的扭轉(zhuǎn)S-N曲線，即可得到每個(gè)應(yīng)力循環(huán)對(duì)2#軸瓦位置軸頸造成的疲勞損傷，線性累積所有應(yīng)力循環(huán)，得到此次給定故障下對(duì)此600MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸系2#軸瓦位置軸頸處產(chǎn)生的疲勞損耗。此例中給定故障下對(duì)2#軸瓦位置軸頸處產(chǎn)生的疲勞損耗為0.001072%。軸系其他危險(xiǎn)位置的疲勞損傷計(jì)算方法與2#軸瓦位置相同。從而可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞。圖6為測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)組軸系疲勞的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；裝置軟硬件采用模塊化靈活可配置設(shè)計(jì)思想，裝置組件包括兩個(gè)電源模塊(P0W)、兩個(gè)脈沖輸入模塊(PI)，一個(gè)控制器模塊(CM)、一個(gè)模擬量輸入模塊(AI)、一個(gè)數(shù)字量輸入模塊(DI)、四個(gè)數(shù)字量輸出模塊(D0)。裝置對(duì)外通過(guò)0-NET與HMI通信，裝置內(nèi)部各個(gè)組件之間采用DP-NET通訊網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)組件可熱插拔，可靈活動(dòng)態(tài)掛接。裝置通過(guò)PI釆集機(jī)端脈沖信號(hào)，在CM中完成機(jī)械疲勞的計(jì)算，并按照一定的判據(jù)置DO出口進(jìn)行告警或跳機(jī)。圖7為汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振保護(hù)裝置接線示意圖。從高壓缸的首端安裝一對(duì)軸系的轉(zhuǎn)速傳感器。裝置采集軸系冗余的轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出轉(zhuǎn)速信號(hào)，計(jì)算軸系各危險(xiǎn)截面處的疲勞損耗值，當(dāng)超過(guò)設(shè)定門(mén)檻值，輸出DO信號(hào)進(jìn)行告警或跳閘。保護(hù)裝置通過(guò)以太網(wǎng)與HMI相連，通過(guò)HMI記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)并顯示結(jié)果。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>complextableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表4、某次故障下計(jì)算斷面Jl處的扭矩-時(shí)間曲線中尋找的應(yīng)力循環(huán)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表5、某次擾動(dòng)情況下對(duì)各危險(xiǎn)截面造成的疲勞損傷權(quán)利要求1.一種汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞測(cè)量方法，該方法包括步驟1)確定汽輪發(fā)電機(jī)組的集中質(zhì)量模型及參數(shù)；2)計(jì)算汽輪發(fā)電機(jī)組的模態(tài)頻率和振形曲線；3)采集機(jī)端角速度變化量Δω，經(jīng)濾波得到各模態(tài)角速度變化量Δω1、Δω2、Δω3……Δωn由Δωk＝Akωkcos(ωkt)，Δθk＝Δωkt＝Aksin(ωkt)得Δθk＝Δωk*sin(ωkt)/[ωk*cos(ωkt)]，其中(k＝1、2、3、……n)，ωk＝2πfk，Δθk即機(jī)端各模態(tài)扭角值，AK即各模態(tài)角速度變化量幅值，fk即各模態(tài)頻率；4)根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)組的模態(tài)頻率、振型曲線、集中質(zhì)量模型的等效剛度，計(jì)算在軸系各個(gè)計(jì)算斷面處的產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，得到軸系各個(gè)計(jì)算斷面處的轉(zhuǎn)矩-時(shí)間歷程曲線；5)計(jì)算某次故障或擾動(dòng)情況下對(duì)機(jī)組軸系各個(gè)危險(xiǎn)截面造成的疲勞損傷累計(jì)值，即汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞測(cè)量方法，其特征在于，所述的軸系計(jì)算斷面、危險(xiǎn)截面與軸系的轉(zhuǎn)子個(gè)數(shù)和軸頸尺寸相關(guān)，計(jì)算斷面取軸系各質(zhì)塊的連接位置，危險(xiǎn)截面取軸系中各轉(zhuǎn)子的軸頸位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞測(cè)量方法，其特征在于，采集的機(jī)端角速度變化量經(jīng)模態(tài)濾波得到三個(gè)模態(tài)fl、f2、f3，在四質(zhì)塊模型的三個(gè)扭角變化處，即計(jì)算斷面J1、J2、J3處分別產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩Tll、T12、T13T21、T22、T23T31、T32、T33其中三個(gè)模態(tài)在斷面Jl處的轉(zhuǎn)矩分別為T(mén)ll、T21、T31;三個(gè)模態(tài)在斷面J2處的轉(zhuǎn)矩分別為T(mén)12、T22、T32;三個(gè)模態(tài)在斷面J3處的轉(zhuǎn)矩分別為T(mén)13、T23、T33。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞測(cè)量方法，得出各個(gè)模態(tài)在各個(gè)計(jì)算斷面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，其特征在于，計(jì)算斷面受到的各個(gè)模態(tài)的作用符合線性疊加的關(guān)系，根據(jù)計(jì)算斷面的三個(gè)模態(tài)轉(zhuǎn)矩，得到軸系各個(gè)計(jì)算斷面處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩Tl、T2、T3為T(mén)1=T11+T21+T31T2=T12+T22+T32T3=T13+T23+T33這樣，即可得到軸系各個(gè)計(jì)算斷面處的轉(zhuǎn)矩-時(shí)間歷程曲線。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞測(cè)量方法，其特征在于，得到軸系各個(gè)計(jì)算斷面處的轉(zhuǎn)矩-時(shí)間歷程曲線，應(yīng)用實(shí)時(shí)雨流法尋找應(yīng)力循環(huán)，根據(jù)相應(yīng)的S-N曲線求得循環(huán)對(duì)應(yīng)的疲勞損傷值，將所有循環(huán)對(duì)應(yīng)的疲勞損傷值進(jìn)行線性累積，最終得到某次故障或擾動(dòng)情況下對(duì)機(jī)組軸系各個(gè)危險(xiǎn)截面造成的疲勞損傷累計(jì)值。全文摘要本發(fā)明涉及一種火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械疲勞的實(shí)時(shí)測(cè)量算法，公開(kāi)了通過(guò)機(jī)組軸系模型、固有頻率和振型曲線計(jì)算軸系機(jī)械疲勞的計(jì)算過(guò)程和方法。該方法包括如下內(nèi)容確定汽輪機(jī)組軸系集中質(zhì)量模型及其參數(shù)，選取軸系計(jì)算斷面、危險(xiǎn)截面位置；根據(jù)軸系模型參數(shù)，計(jì)算汽輪發(fā)電機(jī)組軸系固有頻率和振型；求解次同步諧振頻率信號(hào)在各計(jì)算斷面處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩；根據(jù)軸系材料的扭轉(zhuǎn)S-N曲線按照軸系各危險(xiǎn)截面處實(shí)時(shí)計(jì)算的轉(zhuǎn)矩得到該位置的機(jī)械疲勞。本發(fā)明是解決機(jī)組次同步振蕩(SSO)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組軸系危害的關(guān)鍵研究，同時(shí)也可以應(yīng)用于大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的實(shí)時(shí)疲勞計(jì)算和危險(xiǎn)評(píng)估。文檔編號(hào)G01M15/00GK101173877SQ20071017866公開(kāi)日2008年5月7日申請(qǐng)日期2007年12月4日優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日發(fā)明者濤張,李元盛,梁新艷,焦邵華申請(qǐng)人:四方電氣(集團(tuán))有限公司;北京四方博能自動(dòng)化設(shè)備有限公司