一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法、监测器及系统与流程

本发明属于发电机技术领域，具体涉及一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法、监测器及系统。

背景技术：

随着我国对电力需求日益增加，我国的电力系统已经进入了超(特)高压、远距离、大机组时代。超临界、超超临界600mw、1000mw汽轮发电机已经成为当今电网的主力机组，汽轮发电机组的轴系更加细长，轴系的弯曲刚度和扭转刚度也显著降低，轴系的扭转振动固有频率降低。为了提高电力系统的输电能力，电网侧采取了包括串联补偿在内的一系列新技术，上述新技术的发展与应用极大程度地增加了电网与汽轮发电机组轴系发生耦合振荡的危险，使汽轮发电机组轴系发生扭转振动的风险明显增大。

先进的汽轮发电机组轴系扭转振动监测与诊断方法与技术是控制轴系扭振故障危害、降低故障风险的先决条件，对提高汽轮发电机组及其所连电力系统安全性、可靠性、稳定性具有重要的理论价值和工程应用价值。目前，已经开发出来的轴系扭振故障监测与诊断方法主要包括：基于发电机电压监测方法，基于转子扭转角度监测方法。

目前，用来测量轴系扭转振动的方法主要有直接法和间接法两大类。直接法包括测量每一轴跨距的应变或扭转变形。应变测量通常采用应变片和遥测系统，这种方法由于测量环境恶劣，对长期监测来讲，其可靠性低；扭转测量则使用两个相近放置的齿轮磁传感器和信号采集系统，这种方法灵敏度不够高。使用间接测量方法能显著改善测量系统可靠性。目前主要采用的间接方法是测量发电机的电气参数波动情况来提取轴系扭转振动的故障信息。但是，这种方法在提取轴系早期扭振故障特征方面灵敏度也不够高，抗噪能力也不够强。因此，开发适用于现场轴系扭振监测的技术是工业应用的迫切需求。

技术实现要素：

提供一种能满足于现场轴系扭振监测的扭振测量方法和技术是工业应用的迫切需求。因此本发明的目的是提供一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法、监测器及系统，提出一种全新的轴系扭转振动故障监测方法，即基于轴承座振动加速度信号进行特征提取与分析来实现轴系扭转振动故障的实时在线监测。

一方面，本发明提供一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法，包括如下步骤：

s1：采集汽轮发电机组上转速传感器、键相传感器以及轴承座振动加速度传感器的输出信号；

其中，至少一对轴承座振动加速度传感器安装于发电机末端轴承上，且垂直对称安装于末端轴承座中分面的水平面上；

s2：基于键相传感器的输出信号对采集的每个轴承座振动加速度传感器的输出信号均进行傅里叶变换得到振动频谱信号，并基于转速传感器的输出信号获取旋转频率；

s3：从每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中提取旋转频率下的幅值；

s4：获取待检测频率，并分别从每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中提取每类待检测频率下的幅值、相位；

获取的所述待检测频率包括2倍旋转频率、轴系第一阶扭振固有频率、次同步谐振频率、显著频率中的一个或多个频率类型；

s5：依据每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号在每类待检测频率下幅值、相位以及在旋转频率下的幅值判断出汽轮发电机组是否存在轴系扭振故障；

其中，判断准则如下：

若同时满足下述条件a和条件b时，汽轮发电机的轴系存在待检测频率对应的一类轴系扭振故障：

a：每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号在待检测频率的幅值均大于或等于同一轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号在旋转频率下的幅值的0.1倍；

b：每对轴承座振动加速度传感器的两个振动频谱信号在待检测频率下的相位差值均在[170°,190°]范围内。

键相传感器的输出信号作为每次信号采集初始相位的参考点，该输出信号频率是与转速传感器同频的脉冲信号。

本发明中涉及的轴系扭振故障的类型包括超同步共振故障、冲击扭矩引起的轴系瞬态扭转振动故障、次同步谐振故障、强迫扭转振动故障。其中，超同步共振故障、冲击扭矩引起的轴系瞬态扭转振动故障、次同步谐振故障、强迫扭转振动故障分别与2倍旋转频率、第一阶扭振固有频率、次同步谐振频率、显著频率时的振动频谱信号的频谱特征相关，因此，本发明基于特定的待检测频率下的幅值、相位特征来识别是否存在轴系扭振故障。

基于研究发现当转轴发生扭转振动时，转轴任一直径上的圆周两点将产生大小相等、方向相反(即相位相差180°)的交变加速度信号，这个交变的加速度信号与转轴横向弯曲振动加速度信号叠加在一起，这种叠加在一起的信号通过轴承油膜传递到轴承座上。所以，安装于轴承座中分面垂直方向的加速度传感器能够拾取这种合成振动加速度信号。转轴扭转振动加速度信号频率与转轴横向弯曲振动加速度信号频率是不相同的，通过傅里叶变换将这两类信号分离出来，再将转轴扭转振动信号的能量(幅值)与转轴横向弯曲振动信号的能量(幅值)比值大小作为是否存在扭转振动的判断依据，其中，转轴横向弯曲振动即为旋转频率下的振动。与此同时，发生扭转振动时，相位相差180°的两个传感器的信号相位差也会发生变化，因此，本发明提出依据“振动加速度传感器对”来检测汽轮发电机组轴系扭转振动，实现无损、实时监测。

此外，本发明根据研究成果设定0.1的阈值系数和[170°,190°]的阈值范围，其在0.1倍旋转频率表示扭振信号的能量较明显。[170°,190°]是基于180°是根据振动理论得到的理论值，在其基础上再考虑实际工程中应传感器安装偏差、阻尼的存在产生的偏差阈值，故±10°。

进一步优选，所述振动频谱信号中幅值谱和相位谱的函数如下：

其中，振动频谱信号如下所示：

f＝kδf

式中，xi,τ(k)表示第i组中第τ个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中在第k个采样时刻下振动幅值坐标，f为第k个采样时刻的频率，δf为频率步长，xi,τ(n)为第i组中第τ个轴承座振动加速度传感器的输出信号中第n个采样点的加速度，n为轴承座振动加速度传感器的输出信号中离散采样点个数，j为复数符号；

其中，所述幅值谱和相位谱的函数如下：

式中，gi,τ(k)和φi,τ(k)分别为第i组中第τ个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中在第k个采样时刻对应频率下振动幅值、相位，vi,τ(k)和ui,τ(k)分别为振动频谱信号xi,τ(k)的虚部和实部。

不论频率的类型是哪种，均采用上述公式计算特定频率下的幅值和相位。如下所示：

a：当频率为旋转频率f0，即带负荷运行工况为额定频率，此时，旋转频率f0下时的幅值和相位为：

k0×δf＝f0,δf＝1/δt

式中，δt为时域采样时间间隔。此时k0对应的振动成分为工频成分。

b：当频率为2倍旋转频率2f0，此时，2倍旋转频率2f0下时的幅值和相位为：

2k0×δf＝2f0,δf＝1/δt

此时，2k0对应的振动成分为2倍工频成分。

c：当频率为轴系第一阶扭振固有频率ft1，此时，轴系第一阶扭振固有频率ft1下时的幅值和相位为：

kt1×δf＝ft1,δf＝1/δt

此时，kt1对应的振动成分为轴系第1阶扭转振动成分。任何一台在工程现场投入使用的汽轮发电机组，其轴系扭转振动固有频率都是已知的，由制造厂通过计算和出厂前的实验测定，因此轴系第一阶扭振固有频率ft1为已知参数。

d：当频率为次同步谐振频率fssr，即汽轮发电机组与电网的次同步谐振成分。此时，次同步谐振频率fssr下时的幅值和相位为：

kssr×δf＝fssr,δf＝1/δt

此时，kssr对应的振动成分为汽轮发电机组与电网的次同步谐振成分，次同步谐振频率由此可知，次同步谐振频率fssr小于旋转频率f0，xc、xl分别为有串联补偿电容的输电线路的容抗和输电线路的感抗。

e：当频率为显著频率fsf，即该频率成分下的幅值达到工频成分幅值的0.1倍以上。此时，次同步谐振频率fssr下时的幅值和相位为：

kssr×δf＝fssr,δf＝1/δt

此时，kssr对应的振动成分为显著幅值的振动成分。

进一步优选，待检测频率的类型与轴系扭振故障类型的对应关系如下：

待检测频率为2倍旋转频率时，对应的轴系扭振故障为超同步共振故障；

待检测频率为第一阶扭振固有频率，对应的轴系扭振故障为冲击扭矩引起的轴系瞬态扭转振动故障；

待检测频率为次同步谐振频率时，对应的轴系扭振故障为次同步谐振故障；

待检测频率为显著频率时，对应的轴系扭振故障为存在强迫扭转振动故障。

1、假如只有一对轴承座振动加速度传感器安装于发电机末端轴承上，判断准则如下：

a1：待检测频率为2倍旋转频率2f0时，若满足下述公式(1)，对应的轴系扭振故障为超同步共振故障。

a2：待检测频率为第一阶扭振固有频率ft1时，若满足下述公式(2)，对应的轴系扭振故障为冲击扭矩引起的轴系瞬态扭转振动故障。

a3：待检测频率为次同步谐振频率fssr时，若满足下述公式(3)，对应的轴系扭振故障为次同步谐振故障。

a4：待检测频率为显著频率fsf时，若满足下述公式(4)，对应的轴系扭振故障为存在强迫扭转振动故障。

2、假如只有两对轴承座振动加速度传感器安装于发电机末端轴承上，判断准则如下：

b1：待检测频率为2倍旋转频率2f0时，若满足上述公式(1)以及下述公式(5)，对应的轴系扭振故障为超同步共振故障。

b2：待检测频率为第一阶扭振固有频率ft1时，若满足上述公式(2)以及下述公式(6)，对应的轴系扭振故障为冲击扭矩引起的轴系瞬态扭转振动故障。

b3：待检测频率为次同步谐振频率fssr时，若满足上述公式(3)以及下述公式(7)，对应的轴系扭振故障为次同步谐振故障。

b4：待检测频率为显著频率fsf时，若满足上述公式(4)以及下述公式(8)，对应的轴系扭振故障为存在强迫扭转振动故障。

其中，从上述表达可知，每个公式对应一对轴承座振动加速度传感器的数据，若两对轴承座振动加速度传感器中仅仅只有一对轴承座振动加速度传感器的数据满足对应公式，则视为其存在扭转振动故障的可能性大，但是两对轴承座振动加速度传感器的数据均满足对应公式时，则表示必然存在扭转振动故障。因此，只存在一对轴承座振动加速度传感器时，诊断结果的可靠性低于存在两对轴承座振动加速度传感器的可靠性。

进一步优选，还包括依据检查的轴系扭振故障类型诊断几率最大的故障原因；

其中，轴系扭振故障类型与故障原因的诊断规则如下：

轴系扭振故障类型为超同步共振故障时，几率最大的故障原因是电网中的负序电流；

轴系扭振故障类型为次同步谐振故障时，几率最大的故障原因是电气原因且非电网的负序电流；

轴系扭振故障类型为冲击扭矩引起的轴系瞬态扭转振动故障时，几率最大的故障原因是机械原因或汽流力原因；

其中，轴系扭振故障类型为冲击扭矩引起的轴系瞬态扭转振动故障时，且同时还获取到阀芯低频振荡频率，对应的几率最大的故障原因是汽流力原因中调节汽阀阀芯而发生摆动。

电气原因如线路切合操作，不同相位并网，电气短路故障，电气线路接地，电网中有负序电流，发电机甩负荷，输电线路中串联补偿电容。

机械原因如轴系与静止部件发生碰磨，其中碰磨等效于在汽轮机转子施加冲击切向力(冲击扭矩)，激起轴系低阶模态的固有振动，主要扭振信号成分为最低三阶固有频率ft1、ft2、ft3，且以ft1成分为最主要的振动成分，因此通过分析第一阶固有频率ft1来识别是否存在机械原因的故障。

汽流力原因如汽轮机快速关闭或打开进汽阀门，调节汽阀阀芯发生摆动。其中，单次快速关闭(或打开)进汽阀门，类似在转子上施加一个冲击扭矩，激起轴系低阶模态的固有振动，主要扭振信号成分为最低三阶固有频率ft1、ft2、ft3，且以ft1成分为最主要的振动成分；调节汽门阀芯以一定的频率沿行程方向摆动，汽门的开度将以一定频率震荡，在汽轮机转子上产生震荡的蒸汽扭矩，使轴系产生强迫振动，轴系扭振成分中，除最低三阶固有频率ft1、ft2、ft3成分外，还有明显的与进汽阀门振荡频率同频的扭振成分，即阀芯低频振荡频率，其可以用户直接观察后可简单估算，或用其它的测振仪器测量获得的。

需要说明的是，本发明基于参数数据来判断几率最大的故障原因，是基于本领域技术对故障原因的研究发现其可能性最大，本方案将其设定为故障原因，但是实际上是否还有其他偶然性原因不在本发明的考虑范围之类。

进一步优选，所述轴承座振动加速度传感器的对数为2，其中，在发电机前端轴承上安装一对轴承座振动加速度传感器，且垂直对称安装于前端轴承座中分面的水平面上。

进一步优选，位于发电机前端轴承上的一对轴承座振动加速度传感器是位于发电机组轴向上高压缸和中压缸之间的轴承上。

其中，优选安装于发电机组轴向上第2号或第3号轴承座上。

此外，本发明还提供一种采用上述方法的监测器，包括依次通信连接的数据获取模块、特征提取模块以及扭振故障识别模块；

所述数据获取模块，用于获取汽轮发电机组上转速传感器、键相传感器以及轴承座振动加速度传感器的输出信号；

所述特征提取模块，用于基于键相传感器的输出信号对采集的每个轴承座振动加速度传感器的输出信号均进行傅里叶变换得到振动频谱信号，并基于转速传感器的输出信号获取旋转频率；

所述特征提取模块，用于从每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中提取旋转频率下的幅值；

所述特征提取模块，用于获取待检测频率的类型，并分别从每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中提取每类待检测频率下的幅值、相位；

所述扭振故障识别模块，用于基于所述判断准则并依据每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号在每类待检测频率下幅值、相位以及在旋转频率下的幅值判断出汽轮发电机组是否存在轴系扭振故障。

另一方面，本发明还提供一种包含上述监测器的监测系统，包括依次通信连接的传感器、信号放大器、数据采集器以及监测器；

所述传感器包括转速传感器、键相传感器以及至少一对轴承座振动加速度传感器，其中，所述至少一对轴承座振动加速度传感器安装于发电机末端轴承上，且垂直安装于末端轴承座中分面的水平面上。

信号放大器用于对传感器的信号进行放大处理，并送入数据采集器。

进一步优选，所述轴承座振动加速度传感器为压电式加速度传感器。

有益效果

与现有技术相比，本发明的优点有：

1、本发明依据轴系扭转振动势必会引起轴系弯曲振动的变化以及基于汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动的基本理论，考虑到大型汽轮发电机组轴系模态频率和模态振型的分布规律，提出一种全新检测汽轮发电机组轴系扭转振动的方法，即依据“振动加速度传感器对”来检测汽轮发电机组轴系扭转振动，其具体通过优化传感器安装方案，利用安装在汽轮发电机组轴承座上的振动加速度传感器对，得到汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动的频谱分布特征，即振动频谱信号，再从频谱分布特征中提取待检测频率下的幅度和相位信息来判断是否存在轴系扭转故障，实现轴系扭转振动故障的在线监测与诊断，实时监测，不会对汽轮机发电机组造成任何破坏同时也不会影响机组的正常运行，实现无损检测。

2、相较于传统直接法和间接法测量轴系扭转振动，本发明的振动加速度传感器对并非直接接触轴，而是安装于轴承座上，容易在工程现场实现以及降低测量环境对监测效果的影响，进而可以提高监测结果的可靠性；与此同时从频谱分布特征中提取待检测频率下的幅度和相位信息来判断是否存在轴系扭转故障，通过特征提取分析的方式相较于直接测量的方式其可靠性更高，同时相较于传统间接测量，本发明的传感器是直接安装于轴承底座，且本发明的振动加速度传感器其具有测量方便、易安装无损的特点，故使其精度可达到要求，数据采集灵敏度更高，进而提高最终监测结果的可靠性。

3、本发明至少需一对轴承座振动加速度传感器并安装于发电机末端轴承上，且垂直对称安装于末端轴承座中分面的水平面上，传感器易于安装，并且机尾处转轴扭振信号的幅值最大，提高了传感器的输出信号幅值，提高了转轴扭振信号检测的准确度，易于识别转轴扭振故障。

4、本发明所使用的传感器的种类、测点数量少，测点数量最少是4个即可(转速传感器1个，键相传感器1个，轴承座加速度传感器1对)，且转速传感器和键相传感器不需重新安装，可利用机组现有的转速传感器和键相传感器的输出信号，因此整个监测系统中传感器安装方便。

附图说明

图1是本发明实施例提供的汽轮发电机组轴系扭振故障监测系统的示意图；

图2是本发明实施例提供的轴承座振动加速度传感器在汽轮发电机组上的安装位置图，其中(a)图为简化示意图，(b)图为实物示意图；

图3是本发明实施例提供的轴承座振动加速度传感器在轴承座上的安装示意图，其中(a)图为第一对轴承座振动加速度传感器在轴承座上的安装示意图，(b)图为第二对轴承座振动加速度传感器在轴承座上的安装示意图；

图4是本发明实施例提供的汽轮发电机组轴系扭振故障监测系统的功能示意图；

图5是本发明实施例提供的汽轮发电机组轴系扭振故障监测系统的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明做进一步的说明。

本发明依据轴系扭转振动势必会引起轴系弯曲振动的变化以及基于汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动的基本理论，考虑到大型汽轮发电机组轴系模态频率和模态振型的分布规律，提出依据“振动加速度传感器对”来检测汽轮发电机组轴系扭转振动，实现无损、实时监测。例如常见的两种故障的产生机理如下：

次同步共振：现代大容量汽轮发电机组轴系的固有低阶扭振频率常常低于工频。电网是由电阻、电感和电容组成的电气回路，本身存在固有的电气自振频率。远距离高压输电线路上往往采用申联补偿的办法以提高其输送容量。当采用串联补偿以后，电网的自振频率降低。如果遇有扰动，电网的自振频率与电网的工频相减，形成“合拍”作用在发电机上，可使轴系产生强迫扭振。此强迫扭振频率如与轴系固有扭振频率相同而共振时，称为次同步共振。此时扭振振幅不被衰减，可能使轴系某一断面造成疲劳损伤而破坏。

超同步共振：当发电机三相负荷不平衡时，发电机每旋转一周，轴系扭矩有两次变化，即轴系扭矩受两倍工颇的干扰。如果轴系的固有扭振倾率或转子上的部件如叶片的振动频率也是两倍工频，则可能引起轴系超同步共振的危害。

本发明提供一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法及系统用来实现对轴系扭转振动故障的实时在线监测。

如图1所示，所述系统包括依次通信连接的传感器、信号放大器7、数据采集器8以及监测器9。其中，传感器包括转速传感器6、键相传感器5以及至少一对轴承座振动加速度传感器4，本实施例中存在两对轴承座振动加速度传感器4，其他可行的实施例中，存在一对轴承座振动加速度传感器4。

如图2与图3所示，本实施例中第一对轴承座振动加速度传感器4安装在发电机末端轴承上，且垂直对称安装于末端轴承座中分面的水平面上，即同一对轴承座振动加速度传感器4中两个加速度传感器之间相隔1800。即图2中测点1的位置，该位置的轴承裸露在外，传感器易于安装，并且机头机尾的扭角位移最大，有着更明显的扭振信号，易于提取。第二对轴承座振动加速度传感器4安装在发电机前端轴承上且垂直对称安装于前端轴承座中分面的水平面上，该前端轴承座位于发电机组轴向上高压缸和中压缸之间。如图2中的测点2的位置，即汽轮发电机组的第2号轴承座处，该测点的轴承裸露在外，传感器易于安装，并且机头机尾的扭角位移最大，有着更明显的扭振信号，易于提取。若“2”位置处不具备振动加速度传感器安装条件，可以考虑附图1中的“3”位置，即汽轮发电机组的第3号轴承座处。其他可行的实施例中，存在一对轴承座振动加速度传感器4时，该对轴承座振动加速度传感器4位于发电机末端轴承上。本实施例中所选用的轴承座振动加速度传感器4为压电式加速度传感器，即电荷型或低阻抗电压型加速度传感器，其频响范围：0～500hz，使用环境温度为：-10℃-50℃。

本实施例中，转速传感器6和键相传感器5为发电机组上现有的传感器，其中，转速传感器6用于确定机组的旋转频率，例如并网机组的旋转频率为50hz。键相传感器5用于确定第一个采样点，即采集到初始相位，并以该位置作为参考点获取其他采样点。

其中，传感器采集汽轮发电机组的运行状态信号，信号放大器7用于放大传感器信号。其中，转速传感器6和键相传感器5可使用机组现有的同类传感器的放大器，轴承座振动加速度传感器4的放大器性能参数应满足：

①类型：电荷型或低阻抗电压型。其与振动加速度传感器类型匹配。

②功能要求：带抗混滤波功能。为方便信号采集，输出信号一般为电压信号，一般输出信号范围为0～5v，具体输出量程应与信号采集仪输入匹配。

数据采集器8，用于采集传感器输出的实时信号，即传感器信号经过前置处理与放大后送入数据采集器，以获得叶片运行的状态信号。

监测器9：本实施例中所选用的监测器实质上为计算机，其内部安装专用的信号处理软件和监测诊断软件，用来对汽轮发电机组振动加速度信号进行一系列处理与变换，提取轴承座振动加速度信号频率分布、振动频谱特征数据，对机组轴系扭转振动进行监测诊断，对数据进行存储与查询。其中，监测器包括依次通信连接的数据获取模块、特征提取模块以及扭振故障识别模块，其中，数据获取模块用于获取信号数据，特征提取模块用于提取数据特征，扭振故障识别模块基于提取的数据特征识别是否存在扭振故障。其中，数据获取模块、特征提取模块以及扭振故障识别模块具体是基于本发明提供的一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法来实现的，下文将对此过程进行具体描述。

在具体应用过程中，本发明将汽轮发电机组已有的转速传感器、键相传感器检测到的转速信号、键相信号，与新加装的1对或2对轴承座振动加速度传感器输出信号，通过火电厂已经建成的监控系统(scada)网络，将信号送至火电厂监控中心。用户可以在火电厂局域网内或在能访问internet的任何地方，通过web方式进入汽轮发电机组扭转振动监测与诊断系统，监视轴系扭转振动的情况。如图4，基于上述系统结构，该系统提供下述功能。

(1)用户登录：用户通过设定密码登入系统。

(2)帮助：系统中关于数据采集中各通道的采样参数该如何设置进行解释，如对系统进行维护。

(3)显示：该功能模块主要是呈现各个后台分析模块的分析结果，包括：所采集的振动加速度信号的时域曲线，提取的振动频谱特征数据随时间的变化曲线，当前与历史诊断结论对比等。

(4)操作：可以对数据采集的相关参数进行设置，如将数据存入数据库，对历史数据进行查询。

(5)诊断：主要负责完成轴系扭转振动诊断分析，对轴系扭转振动原因进行分析。

基于上述系统，本发明实现扭振故障监测的过程如图4所示。本发明提供的一种汽轮发电机组轴系扭振故障监测方法，包括如下步骤：

s1：采集传感器的输出信号。

其中，转速传感器的输出信号n0(旋转频率为f0)，键相传感器的输出信号δ(t)，以及每个轴承座振动加速度传感器的输出信号xi,τ(t)(xi,τ(t)为第i组中第τ个轴承座振动加速度传感器的输出信号)；其中，输出信号要经过前置与方法处理后在进行特征提取和扭振故障诊断。

s2：对采集的每个轴承座振动加速度传感器的输出信号均进行傅里叶变换得到振动频谱信号，并基于转速传感器的输出信号获取旋转频率。

其中，依据键相传感器确定轴承座振动加速度传感器的输出信号中的第一个采样点。下述将对轴承座振动加速度传感器的输出信号到振动频谱信号的转换推理过程进行简述：

1)对轴承座振动加速度信号xi,τ(t)进行采样，得到振动加速度信号的离散信号{xi,τ(nδt),n＝0,1,2,…,n-1}，xi,τ(nδt)为第i组中第τ个轴承座振动加速度传感器的输出信号中第n个采样点时间的加速度，这是振动加速度连续时间信号经过采样后得到的有限长离散时间序列，其中，n为采样点数，t为窗函数的宽度(也称为采样长度)，δt为采样间隔，n＝t/δt。

2)对振动加速度数字信号{xi,τ(nδt),n＝0,1,2,…,n-1}作傅里叶变换得到对应变换结果xc(f)i,τ，f为频率：

在频域中，只能对有限个频率进行运算，一般取f的步长为δf＝1/(n·δt)，有f＝kδf，k表示第k时刻的采样，上述表达式变为：

习惯上为简化起见，令xc(kδf)i,τ＝δtx(kδf)i,τ，并将x(kδf)i,τ简记为xi,τ(k)，并将xi,τ(nδt)简记为xi,τ(n)，从而有：

3)计算振动信号的幅值谱和相位谱，计算公式为：

将xi,τ(k)中复指数展开，即将xi,τ(k)表示成实部和虚部的形式，即xi,τ(k)＝ui,τ(k)+vi,τ(k)。定义幅值谱gi,τ(k)、相位谱φi,τ(k)和功率谱si,τ(k)为：

s3：从每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中提取旋转频率下的幅值；

s4：获取待检测频率的类型，并分别从每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号中提取每类待检测频率下的幅值、相位；

所述待检测频率的类型包括2倍旋转频率、轴系第一阶扭振固有频率、次同步谐振频率、显著频率中的一个或多个频率类型；

s5：依据每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号在每类待检测频率下幅值、相位以及在旋转频率下的幅值判断出汽轮发电机组是否存在轴系扭振故障；

其中，判断准则如下：

若同时满足下述条件a和条件b时，汽轮发电机的轴系存在待检测频率对应的一类轴系扭振故障：

a：每个轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号在待检测频率的幅值均大于或等于同一轴承座振动加速度传感器的振动频谱信号在旋转频率下的幅值的0.1倍；

b：每对轴承座振动加速度传感器的两个振动频谱信号在待检测频率下的相位差值均在[170°,190°]范围内。

不论是存在一对或两对轴承座振动加速度传感器，其具体的判断公式均请参照上述公式1-公式8，在此不再赘述。

本发明公开了所述方法、监测器以及所述监测系统。其中，该方法提取轴承座的振动加速度信号用于汽轮机组轴系扭振检测技术上是应用创新，是由于测量方便、易安装无损的特点，同时其精度可达到要求。同时具有检测传感器数量少、传感器安装方便的优点，可在汽轮发电机组运行过程中在线、实时地监测汽轮发电机组轴系扭转振动故障，为汽轮发电机组的安全可靠运行提供有力保障。

需要强调的是，本发明所述的实例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，不脱离本发明宗旨和范围的，不论是修改还是替换，同样属于本发明的保护范围。