CN106762340A - 一种水轮机接力器智能检漏系统及其方法 - Google Patents

一种水轮机接力器智能检漏系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种水轮机接力器智能检漏系统及其方法，属于水轮机接力器检漏技术领域。其技术方案为：一种水轮机接力器智能检漏系统，其中，包括与接力器连接的传感器组，所述传感器组通过数据采集卡连接具有故障诊断功能的上位机，构成数据传输通道；所述上位机通过PLC控制器与液压站连接，构成控制回路。本发明的有益效果为：本发明采用该智能检漏系统及方法，解决了现场接力器的在线检测，克服了液压接力器只能拆装下来进行泄漏分析的确定；同时该智能检漏系统及方法提供了智能计算机检测方法，摆脱了传统人工肉眼检测的缺陷。

Description

一种水轮机接力器智能检漏系统及其方法
技术领域
本发明涉及水轮机接力器检漏技术领域，尤其涉及一种水轮机接力器智能检漏系统及其方法。
背景技术
接力器的主要作用是将油压力转化成调节杆的推拉力，从而带动叶片调角操作机构（连杆-转臂机构）将轴向移动转化成叶片绕枢轴的转动，从而实现叶片安放角度的改变。由于接力器存在着漏油情况，在带动叶片调角时，容易造成水轮机组22个接力器无法同步，或者单个接力器无法动作，而无法实现叶片调角；另一方面，接力器在密封试验时，活塞处于油缸两端的情形下，目前还不能够实现活塞在油缸的任意位置下进行密封检漏试验，而由于缸体制造原因或者使用过程对缸体的损伤，接力器泄漏可能会发生在活塞处于油缸的任意位置，在实际应用中发现，当接力器泄漏时，会造成油温升高和接力器振动频谱增大，但目前还没有能够检测到接力器的油温和接力器振动频谱关系的检测系统。
如何解决上述问题，则是本发明所面临的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动检测接力器中油压力、位移和温度的水轮机接力器智能检漏系统及其方法。
本发明是通过如下措施实现的：一种水轮机接力器智能检漏系统，其中，包括与接力器连接的传感器组，所述传感器组通过数据采集卡连接具有故障诊断功能的上位机，构成数据传输通道；所述上位机通过PLC控制器与液压站连接，构成控制回路。
所述传感器组包括分别设置在接力器上的压力传感器，光栅尺,温度传感器和振动传感器；所述温度传感器，压力传感器，光栅尺，振动传感器分别连接数据采集卡，所述数据采集卡连接于具有故障诊断功能的上位机，所述上位机连接PLC控制器的控制端，所述PLC控制器的输出端连接液压站的油泵电驱动端。
所述压力传感器，数据采集卡，以及上位机依次连接构成对所述接力器油压数据信号的采集、故障诊断处理通道。
所述光栅尺，数据采集卡，以及上位机依次连接构成对所述接力器油位移数据信号的采集、故障诊断处理通道。
所述温度传感器，数据采集卡，以及上位机依次连接构成对所述接力器油温度数据信号的采集、故障诊断处理通道。
所述振动传感器，数据采集卡，以及上位机依次连接构成对所述接力器振动数据信号的采集、故障诊断处理通道。
所述压力传感器，数据采集卡，上位机，以及PLC控制器依次连接构成对所述接力器油压数据信号采集回路。
所述光栅尺，数据采集卡，上位机，以及PLC控制器依次连接构成对所述接力器油位移数据信号采集回路。
所述温度传感器，数据采集卡，上位机，以及PLC控制器依次连接构成对所述接力器油温度数据信号采集回路。
所述振动传感器，数据采集卡，上位机，以及PLC控制器依次连接构成对所述接力器振动数据信号采集回路。
所述的水轮机接力器智能检漏方法，其中，包括以下步骤：
包括以下步骤：
步骤一，在检漏平台下，采集健康接力器和泄漏故障接力器的压力、位移、温度、振动频率参数，制作健康接力器和泄漏故障接力器的标准状态样本；
步骤二，在该检漏平台下训练上述生成的标准状态样本，生成有效的接力器故障诊断支持向量机；
步骤三，对被检测接力器进行检测，根据步骤一所生成的接力器故障诊断支持向量机进行状态识别分类；
步骤四，生成故障检测结果。
所述步骤一包括以下步骤：
S1，对健康接力器和泄漏故障接力器分别进行打压试压，采集接力器信号；
S2，根据S1采集接力器信号生成接力器检测数据；
S3，对S2获得的接力器检测数据分类为健康接力器和泄漏故障接力器的标准状态样本。
所述S1中采集的接力器信号包括，对健康的接力器、有内泄漏故障的接力器、有外泄漏故障的接力器分别进行打压试压，并分别采集接力器的压力、位移、温度、振动信号。
所述接力器标准状态样本包括健康的接力器、有内泄漏故障的接力器、有外泄漏故障的接力器分别对应的接力器的压力、位移、温度、振动频率的特征值。
所述步骤二为，采集被检测接力器的压力、位移、温度、振动频率的信号，并转换为相应的特征值，通过该特征值与接力器标准状态样本进行比对识别。
参照图2，初始化支持向量机参数就是程序开始时首先对松弛变量、高斯核映射函数的宽度因子赋一个固定常数值，在该程序中均赋值为1；支持向量机(support vectormachine)是一种分类算法，通过寻求结构化风险最小来提高学习机泛化能力，实现经验风险和置信范围的最小化，从而达到在统计样本量较少的情况下，亦能获得良好统计规律的目的；也就是说，它是一种二类分类模型，它将健康和故障的数据样本进行高斯核函数的映射，最终可转化为一个凸二次规划问题的求解；支持向量机使用松弛变量处理数据噪音,消除信号采集中奇异点对分类结果的干扰。
参照图2，使用上述获得的健康接力器和泄漏故障接力器的标准状态样本训练分类支持向量机，通过支持向量机的训练，计算出最优的松弛变量和高斯核映射函数的宽度因子从而生成可以分类健康接力器和泄漏故障接力器的标准状态样本的向量机。
本发明的有益效果为：采用该智能检漏系统及方法，解决了现场接力器的在线检测，克服了液压接力器只能拆装下来进行泄漏分析的确定；同时该智能检漏系统及方法提供了智能计算机检测方法，摆脱了传统人工肉眼检测的缺陷；该智能检漏系统及方法采用了多传感数据融合的思想，同时对接力器的压力、位移、振动频率、温度参数检测和故障分析，检测精度高，检测结果可靠，采用了PLC控制的液压站对接力器进行打压试验，不仅自动化程度高，而且能够保证接力器活塞位于油缸任意位置下对接力器漏油的检漏，克服了传统接力器检测只能在两端进行泄漏检测的缺点；该智能检漏系统及方法检测方便易行，实现了对接力器运行状态的在线故障诊断，进而确保了水轮机健康稳定运行，为蓄能电站提供了有利的智能计控保障。
附图说明
图1 为本发明实施例的电原理框图。
图2 为本发明实施例中上位机故障诊断流程图。
其中，附图标记为：1、接力器；2、压力传感器；3、光栅尺；4、温度传感器；5、数据采集卡；6、上位机；7、PLC控制器；、液压站；9、振动传感器。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
参见图1和图2，本发明是：一种水轮机接力器智能检漏系统，其中，包括与接力器1连接的传感器组，传感器组通过数据采集卡5连接具有故障诊断功能的上位机6，构成数据传输通道；上位机6通过PLC控制器7与液压站连接，构成控制回路。
传感器组包括分别设置在接力器1上的压力传感器2，光栅尺3,温度传感器4和振动传感器9；温度传感器4，压力传感器2，光栅尺3，振动传感器9分别连接数据采集卡5，数据采集卡5连接于具有故障诊断功能的上位机6，上位机6连接PLC控制器7的控制端，PLC控制器7的输出端连接液压站的油泵电驱动端。
压力传感器2，数据采集卡5，以及上位机6依次连接构成对接力器1油压数据信号的采集、故障诊断处理通道。
光栅尺3，数据采集卡5，以及上位机6依次连接构成对接力器1油位移数据信号的采集、故障诊断处理通道。
温度传感器4，数据采集卡5，以及上位机6依次连接构成对接力器1油温度数据信号的采集、故障诊断处理通道。
振动传感器9，数据采集卡5，以及上位机6依次连接构成对接力器1振动数据信号的采集、故障诊断处理通道。
压力传感器2，数据采集卡5，上位机6，以及PLC控制器7依次连接构成对接力器1油压数据信号采集回路。
光栅尺3，数据采集卡5，上位机6，以及PLC控制器7依次连接构成对接力器1油位移数据信号采集回路。
温度传感器4，数据采集卡5，上位机6，以及PLC控制器7依次连接构成对接力器1油温度数据信号采集回路。
振动传感器9，数据采集卡5，上位机6，以及PLC控制器7依次连接构成对接力器1振动数据信号采集回路。
水轮机接力器智能检漏方法包括以下步骤：
所述的水轮机接力器智能检漏方法，其中，包括以下步骤：
包括以下步骤：
步骤一，在检漏平台下，采集健康接力器和泄漏故障接力器的压力、位移、温度、振动频率参数，制作健康接力器和泄漏故障接力器的标准状态样本；
步骤二，在该检漏平台下训练上述生成的标准状态样本，生成有效的接力器故障诊断支持向量机；
步骤三，对被检测接力器进行检测，根据步骤一所生成的接力器故障诊断支持向量机进行状态识别分类；
步骤四，生成故障检测结果。
所述步骤一包括以下步骤：
S1，对健康接力器和泄漏故障接力器分别进行打压试压，采集接力器信号；
S2，根据S1采集接力器信号生成接力器检测数据；
S3，对S2获得的接力器检测数据分类为健康接力器和泄漏故障接力器的标准状态样本。
所述S1中采集的接力器信号包括，对健康的接力器、有内泄漏故障的接力器、有外泄漏故障的接力器分别进行打压试压，并分别采集接力器的压力、位移、温度、振动信号。
所述接力器标准状态样本包括健康的接力器、有内泄漏故障的接力器、有外泄漏故障的接力器分别对应的接力器的压力、位移、温度、振动频率的特征值。
所述步骤二为，采集被检测接力器的压力、位移、温度、振动频率的信号，并转换为相应的特征值，通过该特征值与接力器标准状态样本进行比对识别。
本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水轮机接力器智能检漏系统，其特征在于，包括与接力器（1）连接的传感器组，所述传感器组通过数据采集卡（5）连接具有故障诊断功能的上位机（6），构成数据传输通道；所述上位机（6）通过PLC控制器（7）与液压站（8）连接，构成控制回路。
2.根据权利要求1所述的水轮机接力器智能检漏系统，其特征在于，所述传感器组包括分别设置在接力器（1）上的压力传感器（2），光栅尺（3）,温度传感器（4）和振动传感器（9）；所述温度传感器（4），压力传感器（2），光栅尺（3），振动传感器（9）分别连接数据采集卡（5），所述数据采集卡（5）连接于具有故障诊断功能的上位机（6），所述上位机（6）连接PLC控制器（7）的控制端，所述PLC控制器（7）的输出端连接液压站（8）的油泵电驱动端。
3.根据权利要求2所述的水轮机接力器智能检漏系统，其特征在于，所述压力传感器（2），数据采集卡（5），以及上位机（6）依次连接构成对所述接力器（1）油压数据信号的采集、故障诊断处理通道；
所述光栅尺（3），数据采集卡（5），以及上位机（6）依次连接构成对所述接力器（1）油位移数据信号的采集、故障诊断处理通道；
所述温度传感器（4），数据采集卡（5），以及上位机（6）依次连接构成对所述接力器（1）油温度数据信号的采集、故障诊断处理通道；
所述振动传感器（9），数据采集卡（5），以及上位机（6）依次连接构成对所述接力器（1）振动数据信号的采集、故障诊断处理通道。
4.根据权利要求1-3任一项所述的水轮机接力器智能检漏系统，其特征在于，所述压力传感器（2），数据采集卡（5），上位机（6），以及PLC控制器（7）依次连接构成对所述接力器（1）油压数据信号采集回路；
所述光栅尺（3），数据采集卡（5），上位机（6），以及PLC控制器（7）依次连接构成对所述接力器（1）油位移数据信号采集回路；
所述温度传感器（4），数据采集卡（5），上位机（6），以及PLC控制器（7）依次连接构成对所述接力器（1）油温度数据信号采集回路；
所述振动传感器（9），数据采集卡（5），上位机（6），以及PLC控制器（7），依次连接构成对所述接力器（1）振动数据信号采集回路。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的水轮机接力器智能检漏方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在检漏平台下，采集健康接力器和泄漏故障接力器的压力、位移、温度、振动频率参数，制作健康接力器和泄漏故障接力器的标准状态样本；
步骤二，在该检漏平台下训练上述生成的标准状态样本，生成有效的接力器故障诊断支持向量机；
步骤三，对被检测接力器进行检测，根据步骤一所生成的接力器故障诊断支持向量机进行状态识别分类；
步骤四，生成故障检测结果。
6.根据权利要求5所述的水轮机接力器智能检漏方法，其特征在于：所述步骤一包括以下步骤：
S1，对健康接力器和泄漏故障接力器分别进行打压试压，采集接力器信号；
S2，根据S1采集接力器信号生成接力器检测数据；
S3，对S2获得的接力器检测数据分类为健康接力器和泄漏故障接力器的标准状态样本。
7.根据权利要求6所述的水轮机接力器智能检漏方法，其特征在于：所述S1中采集的接力器信号包括，对健康的接力器、有内泄漏故障的接力器、有外泄漏故障的接力器分别进行打压试压，并分别采集接力器的压力、位移、温度、振动信号。
8.根据权利要求5所述的水轮机接力器智能检漏方法，其特征在于：所述接力器标准状态样本包括健康的接力器、有内泄漏故障的接力器、有外泄漏故障的接力器分别对应的接力器的压力、位移、温度、振动频率的特征值。
9.根据权利要求5所述的水轮机接力器智能检漏方法，其特征在于：所述步骤二为，采集被检测接力器的压力、位移、温度、振动频率的信号，并转换为相应的特征值，通过该特征值与接力器标准状态样本进行比对识别。
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