專利名稱：一種軸系扭振提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于振動信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種軸系扭振提取方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)中的一些故障和運(yùn)行方式有可能導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的扭轉(zhuǎn)振動 (扭振)，進(jìn)而造成軸系某些段面或聯(lián)軸器因扭轉(zhuǎn)應(yīng)力過大造成斷裂或疲勞破壞。目前，人們對扭振發(fā)生的機(jī)理已有比較成熟的認(rèn)識，并在軸系扭振固有特性的測試、扭振監(jiān)測系統(tǒng)研制和扭振理論分析等方面取得了豐碩成果。但對于大型機(jī)電耦聯(lián)系統(tǒng)，尤其是汽輪機(jī)組，其扭振起大多起因于電網(wǎng)短暫的沖擊和瞬變過程，扭振過程只持續(xù)幾分鐘甚至幾秒鐘， 并且可能不會轉(zhuǎn)化為較大的噪音和機(jī)組基礎(chǔ)的振動，因此對實(shí)際機(jī)組扭振的測量仍受到諸多限制，扭振的測量及分析方法也一直是人們研究的重點(diǎn)。文獻(xiàn)(動力工程，1992，(3) 106-112)介紹了扭振的實(shí)測技術(shù)，專業(yè)的扭振測試儀也被不斷地開發(fā)，1916年蓋格爾就發(fā)明了機(jī)械式的蓋格爾扭振儀。后來研制出電子式扭振儀，如丹麥的DISA，英國的G318，上海內(nèi)燃機(jī)所的SZN-I電感調(diào)頻式電子扭振儀等，這些均屬于接觸式扭振儀。二十世紀(jì)七十年代后，國內(nèi)外逐漸開發(fā)出了一批電子式扭振儀。如美國亞特蘭大科儀公司的25對、2538、 SD25-380型，美國本特利公司的TV-SC型，英國AEDL公司的TV型，日本的PD-840型，國內(nèi)東南大學(xué)的ANZT型、上海成套所的DTV-88型等，它們都屬于非接觸式扭振儀，但這些儀器多數(shù)已經(jīng)停產(chǎn)。文獻(xiàn)(Journal of Sound and Vibration, 1996,190(3) :399-418)利用激光的多普勒效應(yīng)進(jìn)行扭振測試，上述扭振測試方法中不僅對測試設(shè)備的要求較高，而且成本也較大。對于汽輪發(fā)電機(jī)組，電網(wǎng)的沖擊故障會引起發(fā)電機(jī)組電磁力矩的變化，從而有可能激起軸系的扭振，反過來軸系的扭振又會對電網(wǎng)的電氣信號產(chǎn)生影響，使得電氣信號出現(xiàn)幅值調(diào)制的現(xiàn)象，其調(diào)制信號的頻率就為汽輪機(jī)組扭振的頻率。電力系統(tǒng)的沖擊分為短時(shí)沖擊性干擾和持續(xù)性干擾。持續(xù)性干擾產(chǎn)生的軸系扭振最主要的現(xiàn)象是機(jī)電系統(tǒng)的次同步諧振，這也是軸系扭振最為嚴(yán)重的現(xiàn)象。短時(shí)沖擊性干擾表現(xiàn)在許多方面，主要包括非同期并網(wǎng)、各種短路故障、重合閘、甩負(fù)荷和同步發(fā)電機(jī)失步等。在電力系統(tǒng)中，電氣信號一直是被監(jiān)測的對象，方便監(jiān)測和提取。因此，本發(fā)明方法利用電網(wǎng)沖擊下的電氣信號，對電氣信號進(jìn)行處理獲得汽輪機(jī)組軸系的扭振信號，無需專業(yè)的扭振測試設(shè)備，對實(shí)際機(jī)組的扭振測試有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有扭振測試方法對測試設(shè)備的要求較高和成本較大的不足，本發(fā)明提出了一種軸系扭振提取方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種軸系扭振提取方法，其特征是所述方法包括以下步驟步驟1 記錄電網(wǎng)發(fā)生沖擊前后的電壓信號；
步驟2 截取軸系發(fā)生扭振時(shí)的電壓信號；步驟3 用Hilbert變換獲取軸系發(fā)生扭振時(shí)電壓信號的包絡(luò)解調(diào)后的信號；步驟4 對包絡(luò)解調(diào)后的信號進(jìn)行總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解；步驟5 從步驟4的分解結(jié)果中指定其中一階本征模函數(shù)IMF，得到軸系的扭振信號。所述步驟3中包絡(luò)解調(diào)的公式為
權(quán)利要求
1.一種軸系扭振提取方法，其特征是所述方法包括以下步驟 步驟1 記錄電網(wǎng)發(fā)生沖擊前后的電壓信號；步驟2 截取軸系發(fā)生扭振時(shí)的電壓信號；步驟3 用Hilbert變換獲取軸系發(fā)生扭振時(shí)電壓信號的包絡(luò)解調(diào)后的信號； 步驟4 對包絡(luò)解調(diào)后的信號進(jìn)行總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解；步驟5 從步驟4的分解結(jié)果中指定其中一階本征模函數(shù)IMF，得到軸系的扭振信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種軸系扭振提取方法，其特征是所述步驟3中包絡(luò)解調(diào)的公式為y{t) = Mt)2 + H 剛2式中y(t)為包絡(luò)解調(diào)后的信號；x(t)為軸系發(fā)生扭振時(shí)的電壓信號；H( ·)為 Hilbert 變換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種軸系扭振提取方法，其特征是所述步驟4中總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的公式為η i=\式中Ci (t)為本征模函數(shù)IMF; r(t)為殘差。
全文摘要
本發(fā)明公開了振動信號處理技術(shù)領(lǐng)域中的一種軸系扭振提取方法。該方法首先采集電網(wǎng)沖擊下線路回路的電壓信號，截取電壓信號中軸系發(fā)生扭振時(shí)的電壓信號；然后利用Hilbert變換獲得信號的包絡(luò)，對該包絡(luò)信號進(jìn)行總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解EEMD；最后選取分解后的本征模函數(shù)IMF得到軸系的扭振信號。該方法不需專業(yè)的扭振測試設(shè)備，只需采集線路回路電壓信號即可，降低測試測量成本。
文檔編號G01H11/06GK102288280SQ20111011866
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者向玲, 唐貴基, 孫浩, 張超, 王子瑞, 胡愛軍, 馬萬里 申請人:華北電力大學(xué)(保定)