CN104457969A - 具有自发电装置的火电厂辅机无线振动监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自发电装置的火电厂辅机设备的无线振动监测系统。该系统由数据采集模块、自发电模块、数据处理模块、数据传输模块、APP智能设备客户端组成。DSP高速处理器将辅机振动信号进行预处理，经由蓝牙接口或Wi-Fi接口传入智能设备终端，用户可方便、快捷的在APP客户端接收振动信息、故障预警信息，并能实现设备故障离线诊断。系统结合了双稳态压电振动发电技术,将设备振动能转换为电能，实现了无线监测系统的自我供电，拓展了无线监测系统应用的环境，有效解决了恶劣环境下的火电厂辅机设备的振动监测，为辅机设备的安全、可靠运行提供了保障，极大提高了发电厂的生产效益。

Description

具有自发电装置的火电厂辅机无线振动监测系统

技术领域：

本发明属于电厂设备故障监测领域，涉及一种基于移动终端的带有自供电装置的无线振动监测系统。具体是对火电厂辅机设备的振动监测。

背景技术：

在火电厂中存在着大量高速旋转的辅助设备，如磨煤机、一次风机、通风机、顺风机、开闭式水泵、电动给水泵、凝结水泵、循环水泵等。这类设备通常工作在粉尘多、温度高、湿度大的恶劣环境中，具有分布广、数量多、监测困难等特点。同时，这些设备也是发电环节的关键，每一环节出现问题或某一设备出现事故，都可能导致发电机组停机事故，给发电企业造成巨大经济损失。因此如何保障发电厂辅机设备的安全、稳定运行，避免因设备故障造成经济损失成为发电企业研究的焦点。

目前应用于设备振动监测的方式主要有三种：一种是在线监测。通过在设备上安装传感器，然后敷设屏蔽电缆，将现场的振动信号送到监视室，这种监测目前主要应用于汽轮机组等少量的关键设备的监测，但该方式使用于数量多、分布广的辅机监测时，会造成工作量大、成本高、布线困难等问题。另一种是便携式振动表监测，由技术人员定期定点进行巡测，记录数据。这种方式的监测不仅精度差、自动化程度低，而且技术人员也无法那些工作在温度高、粉尘多的辅机设备进行现场测量。还有一种是无线监测，该方法较上述两种监测方式有较大优势，但是无线传感器网络节点供电存在诸多问题，如采用电力线供电，存在布线困难、成本高的问题；如采用化学电池供电，则存在环境污染、电池更换困难等问题。再者，传统的无线监测系统的客户端是基于PC机的，因为PC机工作环境的限制，技术人员只能局限于监控中心浏览设备振动信息和接收故障预警信息。因此，发明一种基于移动智能终端的、带有自供电装置的、能适应恶劣环境的无线振动监测系统尤为必要。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于移动智能终端的、带有自供电装置的、火电厂辅机振动无线监测系统。该系统的监测前端无需电力线或化学电池，利用其自身携带的微型压电振动发电机，将设备振动能转换电能，为辅机振动监测网络的前端供电，通过手机、平板电脑等智能设备就能实现对火电厂辅机振动的监测与故障诊断。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：系统由数据采集模块、自发电模块、数据处理模块、数据传输模块、APP智能设备客户端组成。其具体的技术组成包括：

数据采集模块是由速度传感器、加速度传感器组成。负责采集高速旋转的辅机设备的振动信号。

自发电模块是由微型双稳态压电振动发电机、能量收集电路、超级电容组成。将辅机设备的振动能量转换为电能，由能量收集电路进行电压调理，形成稳定的电压并充入超级电容中。可为监测前端提供稳定、持续的电源。采用双稳态压电振动发电机代替传统电池，将设备振动能转换为电能，还能吸收设备的振动，降低振动带给设备的危害。

数据处理模块是由信号处理器组成。主要接收采集端输送来的振动信号，并对信号进行降噪、压缩等处理，为信号传输做准备。

数据传输模块是由Wi-Fi模块、蓝牙数据接口模块组成。利用Wi-Fi无线通信技术、蓝牙无线通信技术实现振动信号的远距离和近距离的无线传输。

APP智能设备客户端是基于安卓操作系统的辅机振动监测与故障振动系统。技术人员可在手机、平板电脑上实现振动信号的接收、存储、故障预警、离线诊断等功能。

本发明的有益技术效果是：

利用本发明能对数量多、分布广、工作环境恶劣的电厂辅机设备实现自动监测。且该监测系统的成本较低，能适用于恶劣环境，弥补了辅机设备传统监测方式的不足。采用基于安卓操作系统的客户端和Wi-Fi接口、蓝牙接口的现代化通信技术，技术人员可随时随地的浏览辅机设备的振动信息，能第一时间获知故障预警信息，快速的进行故障诊断和辅机设备的维修，有效提高了辅机设备运行的可靠性、稳定性，降低了辅机发生故障的次数，提高了生产效率。

附图说明：

图1是火电厂辅机监测系统总体框图。

图2是火电厂辅机监测前端框图。

图3是自供电模块结构图。

图4是辅机振动监测与故障诊断流程图。

具体实施方式：

下面结合图和具体实施例进一步说明本发明。

图1是火电厂辅机设备监测系统的总体框图。考虑到辅机设备的工作环境差、数量多、分布广的特点，该系统带有自供电装置，可将环境中的振动能转换为电能，为监测系统的前端提供电源。同时，采用蓝牙接口和Wi-Fi接口的现代无线通信技术，可将辅机设备的振动信号快速传递到监控中心。技术人员使用智能手机或平板电脑就能在现场、监控中心或任何有网络的地方都能浏览振动监测信息，第一时间获知故障预警信息，为快速实现故障诊断和辅机设备维修提供宝贵时间。

图2是火电厂辅机监测前端框图。加速度传感器、速度传感器所采集到的振动信号进行AD转换后，经多路数字通信接口进入DSP高速处理器中，然后对信号进一步降噪、编码、压缩等处理。系统采用蓝牙数据传输接口和Wi-Fi无线网络接口，蓝牙数据传输接口一般适用于20米以内的距离，在现场没有无线网络的情况下，技术人员利用该接口能实现大量数据的快速传输。Wi-Fi无线网络接口适用于现场或远距离传输数据，技术人员使用手机或平板电脑能随时随地的接收数据。

图3是自发电装置模块框图。由微型双稳态压电振动发电机、能量收集电路、超级电容组成。双稳态压电发电机能将辅机设备的振动能转换为电能，并能降低因振动带给辅机的危害，同时，双稳态压电发电机具有较宽的谐振频率，能提取不同工作频率、不同辅机设备的振动能量，能在恶劣环境下持续、永恒的为监测系统前端供电。由于压电振动发电机在每个振动周期的输出电压较高，而电流较小，不能直接向负载供电，因此需要能量收集电路，以提高压电发电机的输出功率。采用DC-DC模式的能量收集电路能将压电发电机的高电压、低电流的交流电转换为低电压、高电流的直流电，具有降压增流作用，提高能量转换效率。超级电容具有寿命长、能量密度大、充放电效率高的优点，其将双稳态压电振动发电机输出的多余电能储存起来，供监测前端电路使用，有效提高了能源的利用效率。

图4是客户端振动监测与故障诊断流程图。客户端是基于安卓操作系统的故障监测与振动系统，适用于目前流行的智能手机和平板电脑等智能终端。客户端具有显示与存储故障信息、故障预警、故障诊断等功能，技术人员不仅能在自己的手机上浏览每一个辅机设备的振动信息，还能第一时间获知辅机故障的预警信息，使有故障隐患的辅机设备能及时得到维修或更换，降低了辅机事故发生率。

Claims (6)

1.一种具有自发电装置的火电厂辅机振动无线监测系统，其特征在于该系统由数据采集模块、自发电模块、数据处理模块、数据传输模块、APP智能设备客户端组成。

2.数据采集模块中的传感器将采集到的辅机振动信号送入数据处理模块，内置DSP的数据处理模块对振动信号进行编码、压缩处理，经由蓝牙数据接口或Wi-Fi无线网络接口将预处理后的振动信号传入APP智能设备客户端，技术人员使用手机或平板电即可浏览辅机振动信息，第一时间获知辅机设备预警信息，并实现故障诊断。

3.根据权利要求1所述的应用于火电厂辅机设备的振动监测系统，其技术特征在于，所述监测模块还包括：1）信号调理模块，用于对采集到模拟量信号进行滤波、放大预处理;2）AD转换模块，用于将预处理后的模拟信号转换为DSP能够接收的数字信号。

4.根据权利要求1所述的应用于火电厂辅机设备的振动监测系统，其技术特征在于，所述的自发电模块包括：1）双稳态压电振动发电机，用于提取不同振动频率、不同辅机设备的振动能，并将其转换为电能;2）能量收集与管理电路，用于调理压电发电机输出的电压，提高输出功率;3）超级电容，用于存储多余的电能。

5.根据权利要求1所述的应用于火电厂辅机设备的振动监测系统，其技术特征在于，所述的数据传输模块包括蓝牙数据接口和Wi-Fi接口。

6.根据权利1所述的应用于火电厂辅机设备的振动监测系统，其技术特征在于，所述的客户端是应用在安卓操作系统下的智能机，包括手机、平板电脑。