一種水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，它包括安裝在水電機(jī)組主軸上的轉(zhuǎn)速傳感器，將采集到的轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡傳輸至計(jì)算機(jī)；位移傳感器安裝在水電機(jī)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(dòng)信號(hào)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(jì)算機(jī)；速度傳感器分別安裝在水電機(jī)組的機(jī)架、定子和頂蓋上，將采集到的振動(dòng)信號(hào)輸入至信號(hào)調(diào)理器內(nèi)，處理后的信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡傳輸至計(jì)算機(jī)；水電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)將獲得的功率信號(hào)、上游水位信號(hào)及下游水位信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡輸入至計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)將接收到的振動(dòng)信號(hào)與閾值比較完成水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測。本實(shí)用新型可以廣泛在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用。
【專利說明】一種水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備異常狀態(tài)檢測系統(tǒng)，特別涉及一種水電機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)異常實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水力發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)水機(jī)電耦合的復(fù)雜非線性動(dòng)力系統(tǒng)，其運(yùn)行過程中機(jī)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(shí)，隨著水力發(fā)電機(jī)組日趨大型化、復(fù)雜化、自動(dòng)化，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性振動(dòng)現(xiàn)象異常突出，對(duì)機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的海量狀態(tài)數(shù)據(jù)。水電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測信號(hào)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(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，以此指導(dǎo)機(jī)組運(yùn)行維護(hù)。但是靜態(tài)報(bào)警閾值忽略了機(jī)組不同工況下的機(jī)組性能差異，缺少對(duì)機(jī)組早期潛在故障的預(yù)警能力，遠(yuǎn)不足以充分反映機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。隨著電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的不斷完善，機(jī)組的控制和監(jiān)測數(shù)據(jù)信息量越來越大，運(yùn)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(jī)組的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組的異常和故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，其特征在于:它包括一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器、一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡、一個(gè)計(jì)算機(jī)、六個(gè)位移傳感器、一個(gè)前置放大器、九個(gè)速度傳感器、一個(gè)信號(hào)調(diào)理器和一個(gè)水電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)；所述轉(zhuǎn)速傳感器安裝在水電機(jī)組主軸上，將采集到的水電機(jī)組主軸轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸至所述計(jì)算機(jī)；六個(gè)所述位移傳感器分別安裝在水電機(jī)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(dòng)信號(hào)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(jì)算機(jī)；九個(gè)所述速度傳感器分別安裝在水電機(jī)組的機(jī)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(dòng)信號(hào)輸入至所述信號(hào)調(diào)理器內(nèi)處理，處理后的信號(hào)經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸至所述計(jì)算機(jī)；所述水電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)將實(shí)時(shí)獲得的水電機(jī)組功率信號(hào)、上游水位信號(hào)及下游水位信號(hào)經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡輸入至所述計(jì)算機(jī)；所述計(jì)算機(jī)將接收到的轉(zhuǎn)速信號(hào)、徑向振動(dòng)信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)和功率信號(hào)、上游水位信號(hào)及下游水位信號(hào)，與所述計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)置的閾值比較，完成水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)的實(shí)時(shí)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(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型通過在水電機(jī)組主軸上安裝轉(zhuǎn)速傳感器，在水電機(jī)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(jī)組的機(jī)架、定子和頂蓋上分別安裝速度傳感器。通過各個(gè)傳感器分別采集水電機(jī)組的轉(zhuǎn)速信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)，并將所有數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)內(nèi)，與計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)置的閾值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測。2、本實(shí)用新型中還采用已有的水電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，通過該水電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得的水電機(jī)組功率信號(hào)、上游水位信號(hào)和下游水位信號(hào)，進(jìn)一步完善了對(duì)水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測。本實(shí)用新型可以廣泛在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型的振動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種水電機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)異常實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，其包括一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器1、一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡2、一個(gè)計(jì)算機(jī)3、六個(gè)位移傳感器4、一個(gè)前置放大器5、九個(gè)速度傳感器6、一個(gè)信號(hào)調(diào)理器7和一個(gè)水電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)8。
[0017]轉(zhuǎn)速傳感器I安裝在水電機(jī)組主軸上，將采集到的水電機(jī)組主軸轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡2傳輸至計(jì)算機(jī)3內(nèi)。六個(gè)位移傳感器4分別安裝在水電機(jī)組的上導(dǎo)軸承的+X、+Y方向(以上導(dǎo)軸承的中心為原點(diǎn))、下導(dǎo)軸承的+X、+Y方向(以下導(dǎo)軸承的中心為原點(diǎn))和水導(dǎo)軸承的+Χ、+Υ方向上(以水導(dǎo)軸承的中心為原點(diǎn))，將采集到的水電機(jī)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(dòng)信號(hào)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(dòng)信號(hào)放大處理后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡2傳輸至計(jì)算機(jī)3內(nèi)。九個(gè)速度傳感器6分別安裝在水電機(jī)組的機(jī)架的+Χ、+Υ及+Z方向(以機(jī)架中心為原點(diǎn))、定子的+Χ、+Υ及+Z方向(以定子中心為原點(diǎn))和頂蓋的+Χ、+Υ及+Z方向上(以頂蓋中心為原點(diǎn))，將采集到的水電機(jī)組的機(jī)架、定子和頂蓋的振動(dòng)信號(hào)輸入至信號(hào)調(diào)理器7內(nèi)，信號(hào)調(diào)理器7將接收到的振動(dòng)信號(hào)放大、濾波后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡2傳輸至計(jì)算機(jī)3內(nèi)。本實(shí)用新型采用的水電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)8為現(xiàn)有技術(shù)中已有設(shè)備，水電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)8將實(shí)時(shí)獲得的水電機(jī)組功率信號(hào)、上游水位信號(hào)及下游水位信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡2輸入至計(jì)算機(jī)3內(nèi)。計(jì)算機(jī)3將接收到的轉(zhuǎn)速信號(hào)、徑向振動(dòng)信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)和功率信號(hào)、上游水位信號(hào)及下游水位信號(hào)，與計(jì)算機(jī)3內(nèi)預(yù)置的閾值進(jìn)行比較，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測。
[0018]上述實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)用新型在使用時(shí)，轉(zhuǎn)速傳感器I將采集到的水電機(jī)組主軸轉(zhuǎn)速信號(hào)，位移傳感器4將采集到的水電機(jī)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(dòng)信號(hào)，速度傳感器6將采集到的水電機(jī)組機(jī)架、定子和頂蓋的振動(dòng)信號(hào)都經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡2傳輸至計(jì)算機(jī)3內(nèi)。水電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)8將功率信號(hào)、上游水位信號(hào)、下游水位信號(hào)也傳輸至計(jì)算機(jī)3內(nèi)。計(jì)算機(jī)3對(duì)接收到的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析等處理，最終獲得水電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的各種參數(shù)。各參數(shù)和相同工況時(shí)的預(yù)存在計(jì)算機(jī)3內(nèi)的歷史監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)(即閾值)進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)的檢測，并可以進(jìn)行水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)評(píng)估，進(jìn)而可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)的異常狀態(tài)。其中，選取的時(shí)域參數(shù)分別為:均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、均方根值、峰值、波形指標(biāo)、峰值指標(biāo)、脈沖指標(biāo)、裕度指標(biāo)和峭度指標(biāo)；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(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0022]上述各實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型，其中各部件都是可以有所變化的，凡是在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng),其特征在于:它包括一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器、一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡、一個(gè)計(jì)算機(jī)、六個(gè)位移傳感器、一個(gè)前置放大器、九個(gè)速度傳感器、一個(gè)信號(hào)調(diào)理器和一個(gè)水電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)； 所述轉(zhuǎn)速傳感器安裝在水電機(jī)組主軸上，將采集到的水電機(jī)組主軸轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸至所述計(jì)算機(jī)；六個(gè)所述位移傳感器分別安裝在水電機(jī)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(dòng)信號(hào)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(jì)算機(jī)；九個(gè)所述速度傳感器分別安裝在水電機(jī)組的機(jī)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(dòng)信號(hào)輸入至所述信號(hào)調(diào)理器內(nèi)處理，處理后的信號(hào)經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸至所述計(jì)算機(jī)；所述水電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)將實(shí)時(shí)獲得的水電機(jī)組功率信號(hào)、上游水位信號(hào)及下游水位信號(hào)經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集卡輸入至所述計(jì)算機(jī)；所述計(jì)算機(jī)將接收到的轉(zhuǎn)速信號(hào)、徑向振動(dòng)信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)和功率信號(hào)、上游水位信號(hào)及下游水位信號(hào)，與所述計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)置的閾值比較，完成水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測。
2.如權(quán)利要求1所述的一種水電機(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)實(shí)時(shí)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(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)實(shí)時(shí)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(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)實(shí)時(shí)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(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)實(shí)時(shí)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(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)實(shí)時(shí)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(jī)組振動(dòng)異常狀態(tài)實(shí)時(shí)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(hào)】G01M15/12GK203414278SQ201320517710
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國水利水電科學(xué)研究院