一种发电机测试设备的控制方法及系统与流程

本发明涉及发电机测试的领域，尤其是涉及一种发电机测试设备的控制方法及系统。

背景技术：

1、发电机测试设备是指用于对发电机进行电气性能、机械性能和热性能等各项指标检测的专用测试系统。

2、目前，在发电机测试过程中评估转子动平衡状态的主要方式为：在发电机外壳的轴承座位置安装振动传感器，通过监测轴承座的振动信号来间接推断转子的动平衡状态。振动传感器采集轴承座处的机械振动信号，当振动幅值超出预设的振动阈值时，判定转子存在动平衡异常。

3、然而，发电机带载运行时，定子绕组中的负载电流会产生电磁力，该电磁力同样会引起轴承座处的振动，使振动传感器采集的信号中混入电磁振动分量。由于机械振动分量与电磁振动分量的频率均接近转子旋转频率，两者难以有效分离，当电磁振动分量较大时，容易导致对转子动平衡状态的误判，进而降低发电机转子动平衡状态评估的准确性，有待改进。

技术实现思路

1、为了提高发电机转子动平衡状态评估的准确性，本发明提供一种发电机测试设备的控制方法及系统。

2、第一方面，本发明提供一种发电机测试设备的控制方法，采用如下的技术方案：

3、一种发电机测试设备的控制方法，包括：

4、控制发电机在预设的测试转速下空载运行，并采集预布设于发电机冷却风路出风口处候选区域内的候选气压传感装置的脉动信号强度；

5、当脉动信号强度超出预设的有效信号阈值时，判定该候选区域为有效布设区域，将该候选气压传感装置确定为正式采用的气压传感装置；

6、采集发电机在冷态静止状态下气压传感装置的零位输出值；

7、基于零位输出值判断气压传感装置是否处于正常工作状态；

8、当判定气压传感装置处于正常工作状态后，进入发电机空载升速阶段，采集多个预设的转速点对应的气流压力脉动信号；

9、基于各气流压力脉动信号提取对应的脉动幅值，建立各预设转速点与脉动幅值的对应关系，得到转速脉动幅值基线；

10、在发电机带载运行阶段，采集当前运行转速下的实时气流压力脉动信号，并基于实时气流压力脉动信号以确定实时脉动幅值；

11、从转速脉动幅值基线中调取与当前运行转速相同转速所对应的基线脉动幅值，基于实时脉动幅值与基线脉动幅值进行比对，得到脉动幅值偏移量；

12、基于脉动幅值偏移量确定发电机转子在当前运行状态下的动平衡状态变化，以实现对发电机转子动平衡状态的非侵入式在线评估。

13、通过采用上述技术方案，通过布设于冷却风路出风口气流通道内的气压传感装置直接采集冷却风扇排出的气流压力脉动，替代传统振动传感器，避免电磁振动分量对检测信号的混入干扰；空载升速阶段建立各转速点对应的脉动幅值基线，带载运行时将实时脉动幅值与基线比对得到偏移量，据此判断转子动平衡状态变化，实现了非侵入式在线评估，气压传感装置无需与转子、轴承等旋转部件接触，从而提高了发电机转子动平衡状态评估的准确性。

14、可选的，还包括气流场变化补偿方法：

15、采集发电机在空载升速阶段各预设转速点对应的进气负压值；

16、基于各预设转速点与进气负压值建立转速进气负压基线；

17、在发电机带载运行阶段，采集当前运行转速下的实时进气负压值；

18、基于实时进气负压值与转速进气负压基线中对应相同转速的基线进气负压值的差值，得到进气负压偏移量；

19、基于进气负压偏移量对实时脉动幅值进行补偿修正，得到补偿后的实时脉动幅值，以用于与基线脉动幅值进行比对。

20、通过采用上述技术方案，通过建立转速进气负压基线并与实时值比对得到偏移量，对实时脉动幅值进行补偿修正后再与基线比对，消除了气流场变化对气压检测信号的干扰，提高了动平衡评估的准确性。

21、可选的，还包括主动励磁脉冲检测方法：

22、采集发电机在带载运行阶段气流压力脉动信号的波动状态，并选取波动平稳时段；

23、在波动平稳时段内，向发电机励磁系统输出预设幅值和预设持续时间的励磁电流脉冲，以对转子施加电磁敲击，并采集励磁电流脉冲施加前后预设时间窗口内的励磁压力脉动信号；

24、基于励磁压力脉动信号提取脉冲响应波形；

25、依据脉冲响应波形提取响应特征参数；

26、基于响应特征参数以确定发电机转子是否存在早期动平衡退化。

27、通过采用上述技术方案，在带载运行平稳时段施加励磁电流脉冲对转子施加电磁敲击，提取脉冲响应波形中的响应特征参数，据此判断转子是否存在早期动平衡退化，提高了早期微弱动平衡退化的辨识能力。

28、可选的，还包括早期动平衡退化的具体确定方法：

29、采集发电机运行转速和励磁电流稳态值；

30、结合发电机运行转速、励磁电流稳态值以及励磁电流脉冲的预设幅值、预设持续时间确定在该脉冲能量下转子系统的响应特征参考范围；

31、将响应特征参数中的响应峰值与响应特征参考范围中的响应峰值上限进行比对；

32、将响应特征参数中的衰减时间与响应特征参考范围中的衰减时间上限进行比对；

33、将响应特征参数中的残余振荡频率与响应特征参考范围中的频率分量范围进行比对；

34、当响应峰值超出响应峰值上限，或衰减时间超出衰减时间上限，或残余振荡频率中包含频率分量范围之外的频率分量时，判定转子系统存在异常动态响应，确定发电机转子存在早期动平衡退化。

35、通过采用上述技术方案，将响应峰值、衰减时间和残余振荡频率分别与参考范围进行多参数比对，任一参数超限即判定存在异常动态响应，提高了早期动平衡退化判断的全面性和准确性。

36、可选的，还包括退化裕度量化方法：

37、当存在早期动平衡退化时，在维持当前负载不变的情况下，向发电机励磁系统依次输出幅值递增的一组预设的励磁电流脉冲组，并采集每次励磁电流脉冲对应的递增脉冲响应波形；

38、基于每次递增脉冲响应波形提取每次响应特征参数；

39、将每次响应特征参数与响应特征参考范围进行比对；

40、当某次响应特征参数首次超出响应特征参考范围时，记录当次励磁电流脉冲的脉冲幅值作为退化裕度临界值；

41、依据退化裕度临界值设置后续测试中励磁电流脉冲的脉冲幅值上限，以限制后续主动励磁脉冲的激励强度不超过退化裕度临界值。

42、通过采用上述技术方案，以幅值递增的励磁电流脉冲组进行扫描激励，当响应特征首次超限时记录当前脉冲幅值作为退化裕度临界值，并据此限制后续激励强度，降低了过度激励对转子造成二次损伤的风险。

43、可选的，还包括匝间绝缘异常分离方法：

44、在得到脉动幅值偏移量后，从实时气流压力脉动信号中提取与发电机极对数对应的特征频率分量；

45、基于特征频率分量确定特征频率幅值；

46、将特征频率幅值与预设的正常幅值阈值进行比对；

47、当特征频率幅值超出正常幅值阈值时，基于特征频率幅值与正常幅值阈值的差值，计算匝间绝缘异常引起的异常偏移量；

48、从脉动幅值偏移量中扣除异常偏移量，得到修正后的脉动幅值偏移量，以用于重新判定发电机转子的动平衡状态变化。

49、通过采用上述技术方案，提取与极对数对应的特征频率分量并确定其幅值，当幅值超阈值时计算匝间绝缘异常引起的偏移量并从总偏移量中扣除，提高了转子动平衡状态判定结果在电磁异常干扰下的准确性。

50、可选的，还包括匝间绝缘异常加速退化识别方法：

51、采集发电机在本次测试过程中历次得到的历次特征频率幅值；

52、基于历次特征频率幅值确定特征频率幅值的增长速率变化趋势；

53、当增长速率变化趋势由匀速增长转为加速增长时，判定匝间绝缘异常进入加速退化阶段，暂停从脉动幅值偏移量中扣除异常偏移量的操作，生成动平衡判定受匝间绝缘加速退化干扰的提示信息。

54、通过采用上述技术方案，分析历次特征频率幅值的增长速率变化趋势，当由匀速增长转为加速增长时判定加速退化并暂停扣除操作，提高了匝间绝缘异常退化的诊断可靠性和提示及时性。

55、可选的，还包括励磁绕组状态检测方法：

56、在向发电机励磁系统输出励磁电流脉冲时，同步采集励磁电流的瞬时响应波形；

57、基于瞬时响应波形提取电流上升沿特征和电流下降沿特征；

58、将电流上升沿特征和电流下降沿特征与励磁绕组正常状态下预设的参考上升沿特征和参考下降沿特征进行比对；

59、当电流上升沿特征或电流下降沿特征与参考特征的偏差超出偏差阈值时，判定励磁绕组存在匝间短路趋势。

60、通过采用上述技术方案，同步采集励磁电流瞬时响应波形，将电流上升沿和下降沿特征与参考特征比对，当偏差超阈值时判定励磁绕组存在匝间短路趋势，提高了励磁绕组状态的在线检测能力。

61、可选的，还包括实时脉动幅值的具体确定方法：

62、将实时气流压力脉动信号按预设的气流时间窗口分割为多个数据段；

63、基于每个数据段内气流压力脉动信号的幅值波动范围，确定该数据段的稳定性指标；

64、将各数据段的稳定性指标与预设的稳定性阈值进行比对；

65、选取稳定性指标满足稳定性阈值的数据段作为有效数据段；

66、基于有效数据段内的气流压力脉动信号确定实时脉动幅值。

67、通过采用上述技术方案，将实时信号按气流时间窗口分割为多个数据段并计算各段稳定性指标，筛选稳定性满足阈值的数据段确定实时脉动幅值，提高了幅值提取的可靠性和抗扰动能力。

68、第二方面，本技术提供一种发电机测试设备的控制系统，采用如下的技术方案：

69、一种发电机测试设备的控制系统，包括：

70、采集模块，用于采集脉动信号强度、零位输出值、气流压力脉动信号和实时气流压力脉动信号；

71、存储器，用于存储实现一种发电机测试设备的控制方法的程序；

72、处理器，用于加载执行存储器中所存储的程序。

73、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

74、1.通过布设于冷却风路出风口气流通道内的气压传感装置直接采集冷却风扇排出的气流压力脉动，空载升速阶段建立各转速点对应的脉动幅值基线，带载运行时将实时脉动幅值与基线比对得到偏移量，据此判断转子动平衡状态变化，提高了发电机转子动平衡状态评估的准确性；

75、2.在带载运行平稳时段施加励磁电流脉冲对转子施加电磁敲击，提取脉冲响应波形中的响应特征参数，据此判断转子是否存在早期动平衡退化，提高了早期微弱动平衡退化的辨识能力；

76、3.提取与极对数对应的特征频率分量并确定其幅值，当幅值超阈值时计算匝间绝缘异常引起的偏移量并从总偏移量中扣除，提高了转子动平衡状态判定结果在电磁异常干扰下的准确性。