一种连续式抽水蓄能机组轴线测量与调整方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种连续式抽水蓄能机组轴线测量与调整方法。
【背景技术】
[0002] 大型立式水轮发电机组（包括抽水蓄能机组）的轴线测量、分析和调整是机组检 修中最为关键的工序，占据着机组检修工期的大部分时间，轴线调整工作的成败将直接影 响机组检修工作的成败，这是因为机组轴线的状况会直接影响着机组运行的稳定性与导轴 承的正常工作与否。快速精确的轴线调整技术将会大大提高检修工作的效率，带来巨大的 经济效益，对电厂效益的提高具有重大意义。
[0003] 目前我国水轮发电机组（包括抽水蓄能机组）的轴线调整、处理技术仍然普遍采 用传统方法，自动化水平不高。传统轴线调整方法采用推力轴承人工润滑的盘车方式，即当 机组每旋转一定角度后停下，然后人工读数、记录，再重新旋转一定角度，如此循环。最后根 据采集的数据绘制正弦曲线进而计算最大摆度值。该方法必然产生测量误差和计算误差， 且精度较低；另外，该方法通常需要多次盘车测量和调整才能达到要求，耗时耗力。尽管近 年来市场上出现的自动盘车装置在一定程度上改善了机组轴线调整工作条件，优化了劳动 强度，但受限于它仍旧采用的等角停点测量方法，其轴线测量精度、轴线调整工作效率的提 高并不是很明显。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题，就是提供一种连续式抽水蓄能机组轴线测量与调整 方法，其能够实现任意转角、任意点数的数据采样，滤去高次干扰谐波，并通过相位识别技 术解决大轴转速不均匀的问题，通过该系统不但能够在很大程度上减低盘车工作的时间， 由于该系统采取任意点数据采样，能够在极大程度上提高精度；由于该系统加入了相位识 别技术和人工智能算法数据拟合数据处理方法，使盘车结果更加符合工程实际并进一步提 高精度，对机组检修工作提供可靠的数据。
[0005] 解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0006] 一种连续式抽水蓄能机组轴线测量与调整方法，所述方法中采用到一抽水蓄能机 组轴线智能调整系统，其包括数据采集系统、传感器系统以及数据处理分析系统，所述的数 据处理分析系统中包含软件滤波、相位识别和数据正弦拟合三大主要模块；其特征是：所 述的方法包括以下步骤：
[0007] S1、传感器标定：对盘车前各通道传感器进行标定；
[0008] S2、数据采样：采用多通道独立并行方式进行采样；
[0009] S3、数据滤波：采用FIR切比雪夫I型低通数字滤波；
[0010] S4、相位识别：采用相位识别技术对初始相位及采样点相位进行识别和标记；
[0011] S5、正弦拟合：采用粒子群算法获取摆度正弦曲线的摆度初相位、摆度幅值和摆度 直
[0012] 流分量。
[0013] 所述的步骤S1中标定的传感器包括：上导涡流传感器、法兰涡流传感器、水导涡 流传感器和光电鉴相传感器。
[0014] 所述步骤S2中，采样部位包括：抽水蓄能机组的上导、法兰和水导。
[0015] 所述步骤S3包括以下子步骤：
[0016] S3-1 :利用FDATOOL工具箱设计数字滤波器，设定截止频率，滤波器类型选择为 FIR切比雪夫I型低通滤波；
[0017] S3-2 :输出步骤1中数字滤波器的滤波系数h(j);
[0018] S3-3 :利用FDATOOL工具设计好的滤波系数编写FIR切比雪夫I型低通数字滤波 器程序，滤波器的数学模型为：
[0019] Y(i) = 2h(j) ? X(i-j) i = l...n ; j = l...m ;
[0020] 式中：Y(i)为滤波后的输出值；x(i-j)为原始信号；h(j)为滤波系数；i、j分别为 采样点数和滤波器阶数；
[0021] 所述步骤S4具体包括以下子步骤：
[0022] S4-1 :在旋转轴上沿圆周等距离布置若干光带纸，然后在布置的光带纸中任选一 条，在其邻近处多贴一条相同的光带纸，取其为判断测点的初始相位；
[0023] S4-2 :选定一个周期，读取光电采样数据，计算相邻光电纸之间的距离并保存在Di 中；
[0024] Di相邻光电纸之间的距离；
[0025] S4-3 :找出最小的Di，即光带间最短的距离，由此确定相邻两条光带为最短距离的 前一条光带的前边缘为初始相位，标定其轴号顺序为1并存储其位置在h中；
[0026] L」指轴号的位置信息；
[0027] S4-4 :非初始相位光带纸依次标定轴号（2, 3……，GdNum)，也将其位置存储在h 中；
[0028] S4-5 :按下式计算每个采样点的相位：
【主权项】
1. 一种连续式抽水蓄能机组轴线测量与调整方法，所述方法中采用到一抽水蓄能机组 轴线智能调整系统，其包括数据采集系统、传感器系统W及数据处理分析系统，所述的数据 处理分析系统中包含软件滤波、相位识别和数据正弦拟合=大主要模块；其特征是；所述 的方法包括W下步骤： 51、 传感器标定；对盘车前各通道传感器进行标定； 52、 数据采样：采用多通道独立并行方式进行采样； 53、 数据滤波；采用FIR切比雪夫I型低通数字滤波； 54、 相位识别；采用相位识别技术对初始相位及采样点相位进行识别和标记； 55、 正弦拟合；采用粒子群算法获取摆度正弦曲线的摆度初相位、摆度幅值和摆度直流 分量； 所述的步骤S1中标定的传感器包括：上导祸流传感器、法兰祸流传感器、水导祸流传 感器和光电鉴相传感器； 所述步骤S2中，采样部位包括；抽水蓄能机组的上导、法兰和水导； 所述步骤S3包括W下子步骤： S3-1 ;利用FDAT(X)L工具箱设计数字滤波器，设定截止频率，滤波器类型选择为FIR切 比雪夫I型低通滤波； S3-2 ;输出步骤1中数字滤波器的滤波系数h(j); 53- 3 ;利用抑AT(X)L工具设计好的滤波系数编写FIR切比雪夫I型低通数字滤波器程 序，滤波器的数学模型为： Y(i) =Zh(j) ?X(i-j)i= =l.'.m; 式中；Y(i)为滤波后的输出值；X(i-j)为原始信号；h(j)为滤波系数；i、j分别为采样 点数和滤波器阶数； 所述步骤S4具体包括W下子步骤： 54- 1 ;在旋转轴上沿圆周等距离布置若干光带纸，然后在布置的光带纸中任选一条，在 其邻近处多贴一条相同的光带纸，取其为判断测点的初始相位； S4-2 ;选定一个周期，读取光电采样数据，计算相邻光电纸之间的距离并保存在町中； Di相邻光电纸之间的距离； S4-3 ;找出最小的町，即光带间最短的距离，由此确定相邻两条光带为最短距离的前一 条光带的前边缘为初始相位，标定其轴号顺序为1并存储其位置在Lj.中； Lj.指轴号的位置信息； S4-4 ;非初始相位光带纸依次标定轴号（2, 3……，GdNum)，也将其位置存储在Lj中； S4-5 ;按下式计算每个采样点的相位：
式中，i为第i个摆度采样点，Xi为第i个摆度采样点对应的相位，GdNum为布置的光 带数目，j为第j个轴号，Lj为第j个轴号的光带位置数据； 所述的步骤S5中的=个参数指摆度初相位、摆度幅值和摆度直流分量，具体包括W下 子步骤： S5-1 ;设置数据拟合的初始化参数；包含种群规模M、最大迭代次数Maxiter、粒子速度V、惯性系数W、学习因子Cl和C2; S5-2;初始化种群xf; x〇=[4-,%> 5,]i=l--M 式中为初始化种群中，其中第i个粒子初始位置表示为=维矢量[A。0M，Yj，Ai为 摆度振幅，0。1为初始相位，Bi为直流分量； S5-3 ;按照下式计算种群中粒子i的适应度；
j=\-'-n 式中；n为采样点个数，Yj.为第j个采样点的采样值，Fiti为粒子i的适应度；S5-4 ;根 据步骤S5-3,获取粒子所经历过的最好位置为Pb。,,W及整个群体的最优位置为Gbwt; S5-5 ;更新粒子的速度和位置；公式如下：
式中；k表示迭代次数；W为惯性系数；V巧粒子i的速度；C1和C2为学习因子；r1和r2 为0到1之间的随机数； S5-6 ;重复步骤S5-3~S5-5,当迭代次数达到指定最大迭代次数MaxIter，Gbest便是输 出的最优结果。
【专利摘要】一种连续式抽水蓄能机组轴线测量与调整方法，包括以下步骤：S1、传感器标定：对盘车前各通道传感器进行标定；S2、数据采样：采用多通道独立并行方式进行采样；S3、数据滤波：采用FIR切比雪夫I型低通数字滤波；S4、相位识别：采用相位识别技术对初始相位及采样点相位进行识别和标记；S5、正弦拟合：采用粒子群算法获取摆度正弦曲线的摆度初相位、摆度幅值和摆度直流分量。本发明可实现任意转角、任意点数的数据采样，滤去高次干扰谐波，并通过相位识别技术解决大轴转速不均匀的问题；本发明还提高了机组轴线检查精度，缩短盘车时间，减少盘车所需人力，带来极大的经济效益；且采用到的系统界面简洁，易于操作实施，对机组轴线检查与调整类问题具有普遍的推广价值。
【IPC分类】G01B7-312, G01B11-27
【公开号】CN104848781
【申请号】CN201510159524
【发明人】彭铖, 杨梦起, 傅广泽, 王文辉, 陈满, 肖苏平, 钟雪辉, 马胜密, 李崇威
【申请人】中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月3日