技术领域
[0001] 本发明属于滑动轴承故障诊断技术领域，涉及一种基于振动与温度协同的机组滑动轴承故障识别方法及系统。
相关背景技术
[0002] 滑动轴承一直是各类型大型设备的关键部件之一，例如大型汽轮发电机机组、大型燃气蒸汽联合循环发电机组、大型风电机组、换流站调相机等，其振动、温度等参数是滑动轴承状态的重要监测指标，也是判断其工作状态是否正常的主要参数，所以改善滑动轴承的工作状态，提高其运行寿命，是保障和提升大型设备安全可靠运行的主要措施之一。目前，传统的滑动轴承的故障诊断方法，未能准确预测滑动轴承的工作状态，未能及时预防大型旋转设备的大振动、轴承碎裂、轴承乌金脱落等故障，导致大型设备非计划停运，整体安全性与稳定性大幅下降。
[0003] 近年来，随着传感器技术的不断发展和进步，多传感器联合分析逐渐成为滑动轴承故障识别领域的热点。通过应用振动传感器、温度传感器，可获取滑动轴承工作时产生的多维信息，包括振动信号、轴瓦温度、回油温度等数据。多传感器联合分析的方法利用了不同传感器的优势，通过综合分析多维信息，可以全面、准确地判断机组滑动轴承的工作状态和健康水平。
[0004] 因此，利用多传感器联合分析技术研究一种高效可靠的机组滑动轴承故障识别方法，显得尤为重要。
具体实施方式
[0042] 为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，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。
[0043] 除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
[0044] 实施例1
[0045] 本实施例提供一种基于振动与温度协同的机组滑动轴承故障识别方法，如图1所示，其步骤如下：
[0046] 步骤1、利用数据采集系统对机组滑动轴承的振动和温度数据进行采集；
[0047] 步骤2、对采集的振动数据进行趋势和频谱分析，生成振动趋势图、时域图和频谱图；对采集的温度数据进行趋势分析，生成温度趋势图；
[0048] 步骤3、利用振动趋势图、时域图、频谱图和温度趋势图，对振动与温度数据进行协同分析，得到分析结果；所述的振动趋势图用于确定振动幅值变化量，所述的时域图用于确定振动是否存在冲击现象，所述的频谱图用于确定各个倍频分量，所述的温度趋势图用于确定滑动轴承支撑转子的表面是否存在故障；
[0049] 步骤4、根据所述的分析结果来判断滑动轴承的故障。
[0050] 所述的数据采集系统为振动采集系统和温度采集系统，所述的振动采集系统为机组的TDM系统或外接于机组振动检测系统TSI的振动采集系统，温度采集系统为机组DCS系统。
[0051] 具体地，所述的步骤3，包括：
[0052] 步骤31)，利用所述的振动趋势图，当轴振幅值变化量≥30μm或瓦振振速变化量≥1.2mm/s，需对滑动轴承进行工作状态评估；
[0053] 步骤32)，利用所述的瓦振振速值，将瓦振振速从mm/s换算成幅值μm；通过轴振幅值与瓦振幅值的比值和所述的温度趋势图得出的温度变化量，判断滑动轴承出现何种故障。
[0054] 更具体地，所述瓦振振速与瓦振幅值的转换关系式为：
[0055]
[0056] 式中， 为瓦振幅值，单位为μm；Vrms为瓦振振速，单位为mm/s；f为工作转速频率，单位为Hz。
[0057] 更具体地，所述的步骤32)中，若轴振幅值与瓦振幅值比值＜3，则判断为滑动轴承动刚度下降，说明滑动轴承轴瓦本体的支撑故障，并利用所述的温度趋势图，在机组相同工况下进行对比，轴瓦温度变化量＞3℃时，说明还存在滑动轴承支撑转子的轴瓦表面故障，否则只存在滑动轴承轴瓦本体的支撑故障。
[0058] 更具体地，所述的步骤32)中，若轴振幅值与瓦振幅值比值≥3，同时利用所述的温度趋势图，在机组相同工况下进行对比，轴瓦温度变化量＞3℃时，说明存在滑动轴承支撑转子的轴瓦表面故障。
[0059] 更具体地，所述的步骤32)中，若轴振幅值与瓦振幅值比值≥3，同时利用所述的温度趋势图，在机组相同工况下进行对比，轴瓦温度变化量≤3℃时，则存在其他故障，作进一步判断，包括如下情况：
[0060] 1)利用所述的振动频谱图，若振动频谱图中除工作转速频率以外，不存在半频分量或其他非半频的低频分量，则存在质量不平衡故障；若还存在半频分量或其他非半频的低频分量，则存在其他故障；
[0061] 2)利用所述的振动时域图，是否存在明显的冲击波形特征，若有，说明轴瓦瓦块存在间隙异常；
[0062] 利用所述的振动频谱图，若以50Hz的工频分量为主，进行动平衡计算，确诊存在动平衡，应进行动平衡试验进行减振，排除滑动轴承故障。
[0063] 所述的情况1)中，若振动频谱图中除工作转速频率50Hz以外，还存在半频分量或其他非半频的低频分量，则存在其他故障，作如下进一步判断：
[0064] 若机组进汽在顺序阀方式与全周进汽方式运行，采用调整顺序阀序的方式，可显著降低轴振，则振动故障为汽流激振；反之，则为轴瓦表面故障，滑动轴承的状态发生严重改变；
[0065] 若改变机组润滑油温度，滑动轴承的振动降低或低频分量降低，则为油膜故障，否则为轴瓦表面故障。
[0066] 本发明提供的一种振动、温度协同的滑动轴承故障识别方法，可有效监测大型汽轮发电机组滑动轴承的当前工作状态，若存在故障，并能判断其为何种故障。
[0067] 实施例2
[0068] 本实施例提供一种基于振动与温度协同的机组滑动轴承故障识别系统，如图2所示，用于实现实施例1所述机组滑动轴承故障识别系统，其数据采集单元、图生成单元、协同分析单元和故障判断单元组成。
[0069] 所述的数据采集单元：利用数据采集系统对机组滑动轴承的振动和温度数据进行采集。
[0070] 所述的图生成单元：对采集的振动数据进行趋势和频谱分析，生成振动趋势图、时域图和频谱图；对采集的温度数据进行趋势分析，生成温度趋势图。
[0071] 所述的协同分析单元：利用振动趋势图、时域图、频谱图和温度趋势图，对振动与温度数据进行协同分析，得到分析结果；所述的振动趋势图用于确定振动幅值变化量，所述的时域图用于确定振动是否存在冲击现象，所述的频谱图用于确定各个倍频分量，所述的温度趋势图用于确定滑动轴承支撑转子的表面是否存在故障。
[0072] 所述的故障判断单元：根据所述的分析结果来判断滑动轴承的故障。
[0073] 上述各单元未详细描述的部分与实施例1相同，在此不再描述。
[0074] 应用例1
[0075] 某电厂6号汽轮机型号为N1050‑26.5/600/600(TC4F)超超临界、单轴、四缸四排汽、一次中间再热、单背压凝汽式汽轮机，发电机型号为THDF 125/67型水氢氢冷却发电机，机组配有一套VM600型的TSI监测系统，可用于轴振采集仪采集轴振信号，共有八个支撑轴承，每个轴承在45°、135°方向各配置一个涡流传感器，用于测量轴振，1‑2瓦装有四个温度测点，3‑5瓦装有两个温度测点，6‑8瓦装有一个温度测点，工作转速为3000r/min(50Hz)。
[0076] 该机组1号瓦轴振存在波动，最大振动波动至153μm。将本发明实施例1所述的方法应用于此机组。
[0077] 从该机组1号瓦轴振、瓦振趋势图得出，轴振最大振动值为153μm、最大轴振变化量为105μm，瓦振最大振动值为1.5mm/s、最大瓦振变化量为0.8mm/s，说明1号瓦存在故障。
[0078] 利用公式将瓦振振速转换成瓦振幅值，其瓦振幅值为13.5μm,与轴振幅值的比值大于3，如图3所示，且从温度趋势图得出，在机组负荷950MW左右时，最大轴承温度变化量为15℃大于本发明中设定值3℃，说明滑动轴承支撑转子的轴瓦表面故障，如图4所示。
[0079] 综合上述分析，判断该机组1号瓦支撑转子的瓦体表面存在故障问题，需要停机检查，后期机组在检修时发现1号瓦瓦体表面存在碾瓦现象，如图5所示，修复完毕后，1号瓦振动恢复正常。
[0080] 应用例2
[0081] 某电厂3号汽轮机为美国GE公司生产的D11型凝汽式汽轮机，由高中压转子、低压转子组成，各轴为双支撑结构，其中1号‑3号瓦为6瓦块可倾瓦，4号瓦为4瓦块可倾瓦轴承，每个轴承在45°、135°方向各配置一个涡流传感器，用于测量轴振，1‑4瓦各装有1个温度测点，工作转速为3000r/min(50Hz)。
[0082] 该机组在运行中，4号瓦振动突然发生上升且持续波动，最大振动波动至180μm，且随着运行时候的加长，整体振动波动趋势逐步上升，而该机组传感器安装较其他机组有所不同，只安装了轴振测点，无瓦振测点，且该瓦瓦温测点已损坏，在此情况下，将本发明实施例1所述的方法应用于此机组。
[0083] 该机组4号瓦轴振趋势图得出，轴振最大振动值为180μm左右、最大轴振变化量为130μm左右，说明4号瓦存在故障。
[0084] 因瓦振信号和瓦温信号缺失，则利用4号瓦轴振频谱图中得出，频谱中存在明显的低频分量(低于工作频率50Hz)，如图6所示。
[0085] 因4号瓦轴振频谱中存在低频分量，进一步进行分析。
[0086] (1)4号瓦位于低压缸后轴承，进汽参数小，可排除汽流激振。
[0087] (2)机组进行变润滑油温试验，当润滑油温变化量为8℃时，轴振频谱中低频分量无明显变化，可排除油膜故障。
[0088] 从4号瓦轴振振动时域图中得出，存在冲击现象，属于非正常波形，说明滑动轴承存在安装间隙异常或其他安装方面存在异常，如图7所示。
[0089] 综合上述分析，判断该机组4号瓦本体瓦块存在故障，需要停机检查，后期机组在检修时发现4号瓦轴瓦的上瓦瓦块定位螺栓断裂，如图8所示，修复完毕后4号瓦振动恢复正常。
[0090] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0091] 上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
