一種水電機組振動異常狀態(tài)實時檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種水電機組振動異常狀態(tài)實時檢測系統(tǒng)，它包括安裝在水電機組主軸上的轉(zhuǎn)速傳感器，將采集到的轉(zhuǎn)速信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡傳輸至計算機；位移傳感器安裝在水電機組的上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承和水導(dǎo)軸承上，將采集到的徑向振動信號輸入至前置放大器放大處理后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡傳輸至計算機；速度傳感器分別安裝在水電機組的機架、定子和頂蓋上，將采集到的振動信號輸入至信號調(diào)理器內(nèi)，處理后的信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡傳輸至計算機；水電機組監(jiān)控系統(tǒng)將獲得的功率信號、上游水位信號及下游水位信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡輸入至計算機；計算機將接收到的振動信號與閾值比較完成水電機組振動異常狀態(tài)的實時檢測。本實用新型可以廣泛在旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備中應(yīng)用。
【專利說明】一種水電機組振動異常狀態(tài)實時檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備異常狀態(tài)檢測系統(tǒng)，特別涉及一種水電機組振動狀態(tài)異常實時檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水力發(fā)電系統(tǒng)是一個水機電耦合的復(fù)雜非線性動力系統(tǒng)，其運行過程中機組故障的產(chǎn)生和發(fā)展包含大量的不確定性因素，其數(shù)學(xué)模型及其復(fù)雜。同時，隨著水力發(fā)電機組日趨大型化、復(fù)雜化、自動化，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性振動現(xiàn)象異常突出，對機組設(shè)備的工作狀態(tài)和故障越來越難判斷。
[0003]目前，水電機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)集成和故障診斷方法的相關(guān)研究較多，然而由于缺乏故障樣本，故障診斷研究成果還不能滿足現(xiàn)場需求。雖然水電機組有較少的故障樣本，但隨著電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的不斷完善，獲得了機組正常運行時的海量狀態(tài)數(shù)據(jù)。水電機組的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)監(jiān)測信號的在線采集，并通過簡單比較監(jiān)測參數(shù)的測量值與預(yù)設(shè)閾值來實現(xiàn)報警功能，以此指導(dǎo)機組運行維護。但是靜態(tài)報警閾值忽略了機組不同工況下的機組性能差異，缺少對機組早期潛在故障的預(yù)警能力，遠不足以充分反映機組的運行狀態(tài)。隨著電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的不斷完善，機組的控制和監(jiān)測數(shù)據(jù)信息量越來越大，運行操作人員往往很難根據(jù)如此大量的數(shù)據(jù)了解和判斷機組的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)機組的異常和故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種水電機組振動異常狀態(tài)實時檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能有效實現(xiàn)對水電機組振動異常狀態(tài)的實時檢測。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案:一種水電機組振動異常狀態(tài)實時檢測系統(tǒng)，其特征在于:它包括一個轉(zhuǎn)速傳感器、一個數(shù)據(jù)采集卡、一個計算機、六個位移傳感器、一個前置放大器、九個速度傳感器、一個信號調(diào)理器和一個水電機組監(jiān)控系統(tǒng)；所述轉(zhuǎn)速傳感器安裝在水電機組主軸上，將采集到的水電機組主軸轉(zhuǎn)速信號經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸至所述計算機；六個所述位移傳感器分別安裝在水電機組的上導(dǎo)軸承的+X、+Y方向、下導(dǎo)軸承的+X、+Y方向和水導(dǎo)軸承的+X、+Y方向上，將采集到的徑向振動信號輸入至所述前置放大器內(nèi)放大后，經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸至所述計算機；九個所述速度傳感器分別安裝在水電機組的機架的+X、+Y及+Z方向、定子的+Χ、+Υ及+Z方向和頂蓋的+Χ、+Υ及+Z方向上，將采集到的振動信號輸入至所述信號調(diào)理器內(nèi)處理，處理后的信號經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸至所述計算機；所述水電機組監(jiān)控系統(tǒng)將實時獲得的水電機組功率信號、上游水位信號及下游水位信號經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡輸入至所述計算機；所述計算機將接收到的轉(zhuǎn)速信號、徑向振動信號、振動信號和功率信號、上游水位信號及下游水位信號，與所述計算機內(nèi)預(yù)置的閾值比較，完成水電機組振動異常狀態(tài)的實時檢測。
[0006]所述轉(zhuǎn)速傳感器采用非接觸式的轉(zhuǎn)速傳感器。[0007]所述轉(zhuǎn)速傳感器采用德國申克的IN-081型電渦流傳感器。
[0008]各所述位移傳感器均采用非接觸式的電渦流式位移傳感器。
[0009]各所述位移傳感器均采用德國申克的IN-081型電渦流式位移傳感器。
[0010]各所述速度傳感器均采用接觸式的慣性式速度傳感器。
[0011]各所述速度傳感器均采用北京豪瑞斯的MLS-9型低頻速度傳感器。
[0012]本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本實用新型通過在水電機組主軸上安裝轉(zhuǎn)速傳感器，在水電機組的上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承和水導(dǎo)軸承上分別安裝位移傳感器，水電機組的機架、定子和頂蓋上分別安裝速度傳感器。通過各個傳感器分別采集水電機組的轉(zhuǎn)速信號和振動信號，并將所有數(shù)據(jù)傳輸至計算機內(nèi)，與計算機內(nèi)預(yù)置的閾值進行比較，實現(xiàn)對水電機組振動異常狀態(tài)的實時檢測。2、本實用新型中還采用已有的水電機組監(jiān)控系統(tǒng)，通過該水電機組監(jiān)控系統(tǒng)實時獲得的水電機組功率信號、上游水位信號和下游水位信號，進一步完善了對水電機組振動異常狀態(tài)的實時檢測。本實用新型可以廣泛在旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備中應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實用新型的振動狀態(tài)實時檢測流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0016]如圖1所示，本實用新型提供一種水電機組振動狀態(tài)異常實時檢測系統(tǒng)，其包括一個轉(zhuǎn)速傳感器1、一個數(shù)據(jù)采集卡2、一個計算機3、六個位移傳感器4、一個前置放大器5、九個速度傳感器6、一個信號調(diào)理器7和一個水電機組監(jiān)控系統(tǒng)8。
[0017]轉(zhuǎn)速傳感器I安裝在水電機組主軸上，將采集到的水電機組主軸轉(zhuǎn)速信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡2傳輸至計算機3內(nèi)。六個位移傳感器4分別安裝在水電機組的上導(dǎo)軸承的+X、+Y方向(以上導(dǎo)軸承的中心為原點)、下導(dǎo)軸承的+X、+Y方向(以下導(dǎo)軸承的中心為原點)和水導(dǎo)軸承的+Χ、+Υ方向上(以水導(dǎo)軸承的中心為原點)，將采集到的水電機組主軸在上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承和水導(dǎo)軸承處的徑向振動信號輸入至前置放大器5內(nèi)，前置放大器5將接收到的徑向振動信號放大處理后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡2傳輸至計算機3內(nèi)。九個速度傳感器6分別安裝在水電機組的機架的+Χ、+Υ及+Z方向(以機架中心為原點)、定子的+Χ、+Υ及+Z方向(以定子中心為原點)和頂蓋的+Χ、+Υ及+Z方向上(以頂蓋中心為原點)，將采集到的水電機組的機架、定子和頂蓋的振動信號輸入至信號調(diào)理器7內(nèi)，信號調(diào)理器7將接收到的振動信號放大、濾波后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡2傳輸至計算機3內(nèi)。本實用新型采用的水電機組監(jiān)控系統(tǒng)8為現(xiàn)有技術(shù)中已有設(shè)備，水電機組監(jiān)控系統(tǒng)8將實時獲得的水電機組功率信號、上游水位信號及下游水位信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡2輸入至計算機3內(nèi)。計算機3將接收到的轉(zhuǎn)速信號、徑向振動信號、振動信號和功率信號、上游水位信號及下游水位信號，與計算機3內(nèi)預(yù)置的閾值進行比較，以實現(xiàn)對水電機組振動異常狀態(tài)的實時檢測。
[0018]上述實施例中，轉(zhuǎn)速傳感器I采用非接觸式的轉(zhuǎn)速傳感器，本實用新型優(yōu)選德國申克的ΙΝ-081型電渦流傳感器。[0019]上述各實施例中，各位移傳感器4均采用非接觸式的電渦流式位移傳感器,本實用新型優(yōu)選德國申克的IN-081型電渦流式位移傳感器。
[0020]上述各實施例中，各速度傳感器6均采用接觸式的慣性式速度傳感器，本實用新型優(yōu)選北京豪瑞斯的MLS-9型低頻速度傳感器。
[0021]綜上所述，如圖2所示，本實用新型在使用時，轉(zhuǎn)速傳感器I將采集到的水電機組主軸轉(zhuǎn)速信號，位移傳感器4將采集到的水電機組主軸在上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承和水導(dǎo)軸承處的徑向振動信號，速度傳感器6將采集到的水電機組機架、定子和頂蓋的振動信號都經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡2傳輸至計算機3內(nèi)。水電機組監(jiān)控系統(tǒng)8將功率信號、上游水位信號、下游水位信號也傳輸至計算機3內(nèi)。計算機3對接收到的振動數(shù)據(jù)進行時域分析、頻域分析等處理，最終獲得水電機組振動信號的各種參數(shù)。各參數(shù)和相同工況時的預(yù)存在計算機3內(nèi)的歷史監(jiān)控數(shù)據(jù)(即閾值)進行比較，實現(xiàn)水電機組振動異常狀態(tài)的檢測，并可以進行水電機組振動異常狀態(tài)評估，進而可以及時發(fā)現(xiàn)振動的異常狀態(tài)。其中，選取的時域參數(shù)分別為:均值、標準偏差、均方根值、峰值、波形指標、峰值指標、脈沖指標、裕度指標和峭度指標；選取的頻域參數(shù)分別為:頻率均值、頻率中心、頻率均方根值和頻率標準偏差。
[0022]上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種水電機組振動異常狀態(tài)實時檢測系統(tǒng),其特征在于:它包括一個轉(zhuǎn)速傳感器、一個數(shù)據(jù)采集卡、一個計算機、六個位移傳感器、一個前置放大器、九個速度傳感器、一個信號調(diào)理器和一個水電機組監(jiān)控系統(tǒng)； 所述轉(zhuǎn)速傳感器安裝在水電機組主軸上，將采集到的水電機組主軸轉(zhuǎn)速信號經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸至所述計算機；六個所述位移傳感器分別安裝在水電機組的上導(dǎo)軸承的+X、+Y方向、下導(dǎo)軸承的+X、+Y方向和水導(dǎo)軸承的+X、+Y方向上，將采集到的徑向振動信號輸入至所述前置放大器內(nèi)放大后，經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸至所述計算機；九個所述速度傳感器分別安裝在水電機組的機架的+X、+Y及+Z方向、定子的+X、+Y及+Z方向和頂蓋的+X、+Y及+Z方向上，將采集到的振動信號輸入至所述信號調(diào)理器內(nèi)處理，處理后的信號經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸至所述計算機；所述水電機組監(jiān)控系統(tǒng)將實時獲得的水電機組功率信號、上游水位信號及下游水位信號經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡輸入至所述計算機；所述計算機將接收到的轉(zhuǎn)速信號、徑向振動信號、振動信號和功率信號、上游水位信號及下游水位信號，與所述計算機內(nèi)預(yù)置的閾值比較，完成水電機組振動異常狀態(tài)的實時檢測。
2.如權(quán)利要求1所述的一種水電機組振動異常狀態(tài)實時檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)速傳感器采用非接觸式的轉(zhuǎn)速傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的一種水電機組振動異常狀態(tài)實時檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)速傳感器采用德國申克的IN-081型電渦流傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種水電機組振動異常狀態(tài)實時檢測系統(tǒng)，其特征在于:各所述位移傳感器均采用非接觸式的電渦流式位移傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的一種水電機組振動異常狀態(tài)實時檢測系統(tǒng)，其特征在于:各所述位移傳感器均采用德國申克的IN-081型電渦流式位移傳感器。
6.如權(quán)利要求1所述的一種水電機組振動異常狀態(tài)實時檢測系統(tǒng)，其特征在于:各所述速度傳感器均采用接觸式的慣性式速度傳感器。
7.如權(quán)利要求6所述的一種水電機組振動異常狀態(tài)實時檢測系統(tǒng)，其特征在于:各所述速度傳感器均采用北京豪瑞斯的MLS-9型低頻速度傳感器。
【文檔編號】G01M15/12GK203414278SQ201320517710
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】安學(xué)利, 潘羅平, 張飛, 唐擁軍 申請人:中國水利水電科學(xué)研究院