CN108375473A - 一种用于水轮机组轴承温度异常判断的方法及*** - Google Patents

一种用于水轮机组轴承温度异常判断的方法及*** Download PDF

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袁新宇
梁俊宇
赵明
杜景琦
李浩涛
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Abstract

本申请公开了一种用于水电机组轴承温度异常判断的方法及***，属于电力***领域，通过待测系数计算模块计算出待测系数，然后判断模块根据待测系数和预设阈值，判断待测系数是否小于预设阈值，如果待测系数小于预设阈值，那么待测系数对应的轴承温度异常，反之，待测系数对应的轴承温度正常，本申请提供的方法简单，适用于所有水轮机组的轴承温度异常监测，能够及时反映水电机组轴承温度异常，不会造成设备非计划停机。

Description

一种用于水轮机组轴承温度异常判断的方法及***
技术领域
本申请涉及电力***领域，尤其涉及一种用于水轮机组轴承温度异常判断的方法及***。
背景技术
水轮机组的大部分故障是渐进性的，其故障演变往往经历发生、发展直至恶化的过程，水轮机组故障类型分为三类：机械因素引起的故障、水力因素引起的故障和电气因素引起的故障。机械因素引起的故障主要由水轮发电机制造和安装中的缺陷引起的：如转子和定子发生摩擦，转子部分质量不平均及轴系部分不对中都能引起机组运行状况异常。水力因素引起的故障主要由尾水管压力脉动不均匀，水轮机蜗壳内流场，叶片尾部卡门涡引起的。电气因素引起的故障主要由电机转动部分受力不均或定子铁心松动引起的。上述几类故障往往会通过水轮机组轴系体现出来，表现为轴承温度异常升高、轴系振动异常增加等，因此，需要对水轮机组轴承温度进行异常判断。
轴承的异常状态往往始发于某一块或几块轴瓦，当轴承局部温度出现早期异常时，整个轴系振动及轴承冷却水进出口通常并未越限，此时若不能做出及时判断并采取相关措施，随着故障的不断发展，将造成设备非计划停机。
目前，水电机组轴承温度异常判断的方法为在水电机组的主要位置添加振动、位移、温度等信号传感器，从而实现对水轮机组的关键参数进行在线监测和分析诊断，这样不仅投资费用高，还需要定期校准传感器，添加传感器的方法无法在水电机组出现事故征兆的早期提供异常预警诊断。
发明内容
本申请提供了一种用于水轮机组轴承温度异常判断的方法及***，以解决现有水轮机组轴承温度异常判断方法不能及时反映水电机组轴承温度异常，造成设备非计划停机的问题。
第一方面，本申请提供了一种用于水电机组轴承温度异常判断的方法，包括：
步骤S1，获取水轮机组各轴承温度的实时值,所述实时值包括各轴承所有的温度测点；
步骤S2，根据各轴承温度的实时值，计算出各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数；
步骤S3，设定预设阈值；
步骤S4，根据待测系数和预设阈值，判断待测系数是否小于预设阈值，如果待测系数小于预设阈值，那么待测系数对应的轴承温度异常，反之，待测系数对应的轴承温度正常。
优选的是，所述根据各轴承温度的实时值，计算出各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数包括：
步骤S21，根据各轴承温度的实时值，采集各轴承温度测点滑动窗的时间序列；
步骤S22，根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列，构建各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵；
步骤S23，根据各轴承温度测点的滑动窗时间序列矩阵，通过归一化处理，得到待检测矩阵；
步骤S24，根据待检测矩阵，计算得到各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数。
优选的是，所述设定预设阈值包括：
获取二级预警阈值，所述二级预警阈值为水轮机组各轴承温度至少三个月月均值的最小值；
获取一级预警阈值，所述一级预警阈值为水轮机组各轴承温度至少三个月月极值的最小值。
优选的是，所述根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，通过归一化处理，得到待检测矩阵包括：
步骤S231，根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，通过均值化法预处理各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，得到预处理滑动窗的时间序列矩阵；
步骤S232，根据预处理滑动窗的时间序列矩阵，通过无量纲化法，得到待检测矩阵。
第二方面，本申请还提供了一种用于水电机组轴承温度异常判断的***，包括：实时值获取模块、待测系数计算模块、预设阈值获取模块和判断模块，其中，
所述实时值获取模块、所述待测系数计算模块、所述预设阈值获取模块和所述判断模块依次连接；
所述实时值获取模块，用于获取水轮机组各轴承温度的实时值；
所述待测系数计算模块，用于根据各轴承温度的实时值，计算出各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数；
所述预设阈值获取模块，用于设定预设阈值；
所述判断模块，用于根据待测系数和预设阈值，判断待测系数是否小于预设阈值，如果待测系数小于预设阈值，那么待测系数对应的轴承温度异常，反之，待测系数对应的轴承温度正常。
优选的是，所述待测系数计算模块包括时间序列采集单元、时间序列矩阵构建单元、待检测矩阵构建单元和待检测系数计算单元，其中，
所述时间序列采集单元、所述时间序列矩阵构建单元、所述待检测矩阵构建单元和所述待检测系数计算单元依次连接；
所述时间序列采集单元，用于根据各轴承温度的实时值，采集各轴承温度测点滑动窗的时间序列；
所述时间序列矩阵构建单元，用于根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列，构建各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵；
所述待检测矩阵构建单元，用于根据各轴承温度测点的滑动窗时间序列矩阵，通过归一化处理，得到待检测矩阵；
所述待检测系数计算单元，用于根据待检测矩阵，计算得到各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数。
优选的是，所述预设阈值获取模块包括二级预警阈值获取单元和一级预警阈值获取单元，其中，
所述二级预警阈值获取单元与所述一级预警阈值获取单元连接；
所述二级预警阈值获取单元，用于获取水轮机组各轴承温度至少三个月月均值的最小值；
所述一级预警阈值获取单元，用于获取水轮机组各轴承温度至少三个月月极值的最小值。
优选的是，所述待检测矩阵构建单元包括时间序列矩阵预处理电路和待检测矩阵计算电路，其中，
所述时间序列矩阵预处理电路和所述待检测矩阵计算电路连接；
所述时间序列矩阵预处理电路，用于根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，通过均值化法预处理各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，得到预处理滑动窗的时间序列矩阵；
所述待检测矩阵计算电路，用于根据预处理滑动窗的时间序列矩阵，通过无量纲化法，得到待检测矩阵。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于水电机组轴承温度异常判断的方法及***，通过待测系数计算模块计算出待测系数，然后判断模块根据待测系数和预设阈值，判断待测系数是否小于预设阈值，如果待测系数小于预设阈值，那么待测系数对应的轴承温度异常，反之，待测系数对应的轴承温度正常，本申请提供的方法简单，适用于所有水轮机组的轴承温度异常监测，能够及时反映水电机组轴承温度异常，不会造成设备非计划停机。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请一种用于水电机组轴承温度异常判断的方法的流程图；
图2为本申请一种用于水电机组轴承温度异常判断的方法的流程图；
图3为本申请一种用于水电机组轴承温度异常判断的***的结构示意图；
图4为本申请一种用于水电机组轴承温度异常判断的***的待测系数计算模块的结构示意图；
图5为本申请一种用于水电机组轴承温度异常判断的***的预设阈值获取模块的结构示意图；
图6为本申请一种用于水电机组轴承温度异常判断的***的待检测矩阵构建单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于再次描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
参见图1，为本申请一种用于水轮机组轴承温度异常判断的方法一个实施例的流程图，该方法包括如下步骤：
步骤S11，获取水轮机组各轴承温度的实时值,所述实时值包括各轴承所有的温度测点。
上述水轮机组轴承包括上导轴承、下导轴承、水导轴承以及推力轴承。
步骤S12，根据各轴承温度的实时值，计算出各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数。
步骤S13，设定预设阈值。
步骤S14，根据待测系数和预设阈值，判断待测系数是否小于预设阈值，如果待测系数小于预设阈值，那么待测系数对应的轴承温度异常，反之，待测系数对应的轴承温度正常。
参见图2，为本申请一种用于水轮机组轴承温度异常判断的方法另一个实施例的流程图，该方法包括如下步骤：
步骤S21，获取水轮机组各轴承温度的实时值,所述实时值包括各轴承所有的温度测点。
步骤S22，根据各轴承温度的实时值，采集各轴承温度测点滑动窗的时间序列。
步骤S23，根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列，构建各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵。
所述各轴承温度测点滑动窗的时间序列{xij}n×m按照下式表示：
其中，{xij}n×m表示该轴承第i个(i＝1,2,···,n)温度测点在j(j＝1,2,3,...,m)时刻的值、m表示滑动窗的长度，{xi}表示{xij}n×m中第i个温度测点的滑动窗时间序列。
步骤S24，根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，通过均值化法预处理各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，得到预处理滑动窗的时间序列矩阵。
上述预处理滑动窗的时间序列矩阵{sij}n×m按照如下公式表示：
步骤S25，根据预处理滑动窗的时间序列矩阵{sij}n×m，通过无量纲化法，得到待检测矩阵。
上述待检测矩阵按照如下公式表示：
步骤S26，根据待检测矩阵，计算得到各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数。
根据下式计算待检测矩阵{sij}n×m中任意两个序列{sl}、{sk}之间的差：
Δlk(j)＝|slj-skj|,j＝1,2,···,m
则{sl}、{sk}序列在第tj时刻的相关系数ξlk(j)为：
其中：相关系数ξlk(j)的值满足0≤ξlk(j)≤1，ξlk(j)越接近1，说明二者关联性越好；Δmin、Δmax分别为Δlk(j)的最小值与最大值；ξ为分辨系数，在0和1之间取值。
按下式计算序列{sl}、{sk}之间的相关度结果：
步骤S27，获取二级预警阈值，所述二级预警阈值为水轮机组各轴承温度至少三个月月均值的最小值。
步骤S28，获取一级预警阈值，所述一级预警阈值为水轮机组各轴承温度至少三个月月极值的最小值。
步骤S29，根据待测系数和预设阈值，判断待测系数是否小于预设阈值，如果待测系数小于预设阈值，那么待测系数对应的轴承温度异常，反之，待测系数对应的轴承温度正常。
如果轴承温度异常，那么通过DCS***或SIS***报警。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于水电机组轴承温度异常判断的方法及***，通过待测系数计算模块计算出待测系数，然后判断模块根据待测系数和预设阈值，判断待测系数是否小于预设阈值，如果待测系数小于预设阈值，那么待测系数对应的轴承温度异常，反之，待测系数对应的轴承温度正常，本申请提供的方法简单，适用于所有水轮机组的轴承温度异常监测，能够及时反映水电机组轴承温度异常，不会造成设备非计划停机。
参见图3，为本申请一种用于水电机组轴承温度异常判断的***的结构示意图，包括：实时值获取模块、待测系数计算模块、预设阈值获取模块和判断模块，其中，
所述实时值获取模块、所述待测系数计算模块、所述预设阈值获取模块和所述判断模块依次连接。
所述实时值获取模块，用于获取水轮机组各轴承温度的实时值。
所述待测系数计算模块，用于根据各轴承温度的实时值，计算出各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数。
所述预设阈值获取模块，用于设定预设阈值。
所述判断模块，用于根据待测系数和预设阈值，判断待测系数是否小于预设阈值，如果待测系数小于预设阈值，那么待测系数对应的轴承温度异常，反之，待测系数对应的轴承温度正常。
优选的是，参见图4，所述待测系数计算模块包括时间序列采集单元、时间序列矩阵构建单元、待检测矩阵构建单元和待检测系数计算单元，其中，
所述时间序列采集单元、所述时间序列矩阵构建单元、所述待检测矩阵构建单元和所述待检测系数计算单元依次连接。
所述时间序列采集单元，用于根据各轴承温度的实时值，采集各轴承温度测点滑动窗的时间序列。
所述时间序列矩阵构建单元，用于根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列，构建各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵。
所述待检测矩阵构建单元，用于根据各轴承温度测点的滑动窗时间序列矩阵，通过归一化处理，得到待检测矩阵。
所述待检测系数计算单元，用于根据待检测矩阵，计算得到各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数。
优选的是，参见图5，所述预设阈值获取模块包括二级预警阈值获取单元和一级预警阈值获取单元，其中，
所述二级预警阈值获取单元与所述一级预警阈值获取单元连接。
所述二级预警阈值获取单元，用于获取水轮机组各轴承温度至少三个月月均值的最小值。
所述一级预警阈值获取单元，用于获取水轮机组各轴承温度至少三个月月极值的最小值。
优选的是，参见图6，所述待检测矩阵构建单元包括时间序列矩阵预处理电路和待检测矩阵计算电路，其中，
所述时间序列矩阵预处理电路和所述待检测矩阵计算电路连接。
所述时间序列矩阵预处理电路，用于根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，通过均值化法预处理各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，得到预处理滑动窗的时间序列矩阵。
所述待检测矩阵计算电路，用于根据预处理滑动窗的时间序列矩阵，通过无量纲化法，得到待检测矩阵。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于水电机组轴承温度异常判断的方法及***，通过待测系数计算模块计算出待测系数，然后判断模块根据待测系数和预设阈值，判断待测系数是否小于预设阈值，如果待测系数小于预设阈值，那么待测系数对应的轴承温度异常，反之，待测系数对应的轴承温度正常，本申请提供的方法简单，适用于所有水轮机组的轴承温度异常监测，能够及时反映水电机组轴承温度异常，不会造成设备非计划停机。
以上仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于水电机组轴承温度异常判断的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1，获取水轮机组各轴承温度的实时值,所述实时值包括各轴承所有的温度测点；
步骤S2，根据各轴承温度的实时值，计算出各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数；
步骤S3，设定预设阈值；
步骤S4，根据待测系数和预设阈值，判断待测系数是否小于预设阈值，如果待测系数小于预设阈值，那么待测系数对应的轴承温度异常，反之，待测系数对应的轴承温度正常。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各轴承温度的实时值，计算出各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数包括：
步骤S21，根据各轴承温度的实时值，采集各轴承温度测点滑动窗的时间序列；
步骤S22，根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列，构建各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵；
步骤S23，根据各轴承温度测点的滑动窗时间序列矩阵，通过归一化处理，得到待检测矩阵；
步骤S24，根据待检测矩阵，计算得到各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定预设阈值包括：
获取二级预警阈值，所述二级预警阈值为水轮机组各轴承温度至少三个月月均值的最小值；
获取一级预警阈值，所述一级预警阈值为水轮机组各轴承温度至少三个月月极值的最小值。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，通过归一化处理，得到待检测矩阵包括：
步骤S231，根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，通过均值化法预处理各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，得到预处理滑动窗的时间序列矩阵；
步骤S232，根据预处理滑动窗的时间序列矩阵，通过无量纲化法，得到待检测矩阵。
5.一种用于水电机组轴承温度异常判断的***，其特征在于，所述***包括：实时值获取模块、待测系数计算模块、预设阈值获取模块和判断模块，其中，
所述实时值获取模块、所述待测系数计算模块、所述预设阈值获取模块和所述判断模块依次连接；
所述实时值获取模块，用于获取水轮机组各轴承温度的实时值；
所述待测系数计算模块，用于根据各轴承温度的实时值，计算出各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数；
所述预设阈值获取模块，用于设定预设阈值；
所述判断模块，用于根据待测系数和预设阈值，判断待测系数是否小于预设阈值，如果待测系数小于预设阈值，那么待测系数对应的轴承温度异常，反之，待测系数对应的轴承温度正常。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述待测系数计算模块包括时间序列采集单元、时间序列矩阵构建单元、待检测矩阵构建单元和待检测系数计算单元，其中，
所述时间序列采集单元、所述时间序列矩阵构建单元、所述待检测矩阵构建单元和所述待检测系数计算单元依次连接；
所述时间序列采集单元，用于根据各轴承温度的实时值，采集各轴承温度测点滑动窗的时间序列；
所述时间序列矩阵构建单元，用于根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列，构建各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵；
所述待检测矩阵构建单元，用于根据各轴承温度测点的滑动窗时间序列矩阵，通过归一化处理，得到待检测矩阵；
所述待检测系数计算单元，用于根据待检测矩阵，计算得到各轴承温度测点滑动窗时间序列之间的待测系数。
7.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述预设阈值获取模块包括二级预警阈值获取单元和一级预警阈值获取单元，其中，
所述二级预警阈值获取单元与所述一级预警阈值获取单元连接；
所述二级预警阈值获取单元，用于获取水轮机组各轴承温度至少三个月月均值的最小值；
所述一级预警阈值获取单元，用于获取水轮机组各轴承温度至少三个月月极值的最小值。
8.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述待检测矩阵构建单元包括时间序列矩阵预处理电路和待检测矩阵计算电路，其中，
所述时间序列矩阵预处理电路和所述待检测矩阵计算电路连接；
所述时间序列矩阵预处理电路，用于根据各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，通过均值化法预处理各轴承温度测点滑动窗的时间序列矩阵，得到预处理滑动窗的时间序列矩阵；
所述待检测矩阵计算电路，用于根据预处理滑动窗的时间序列矩阵，通过无量纲化法，得到待检测矩阵。
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