CN107061106A - 一种水轮发电机组监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水轮发电机组监测装置,包括:计算机、数据采集仪及与所述数据采集仪电连接的传感器组,传感器组包括:低频振动传感器、电涡流传感器、压力变送器和功率变送器,其中,低频振动传感器用于测量水轮发电机组固定部件的振动频率和振动强度;电涡流传感器用于测量水轮发电机组三导轴承处的大轴摆度即径向位移;压力变送器用于测量水轮发电机组内部的压力脉动、进出口水头差压以及流量差压;功率变送器用于测量水轮发电机组的有功功率和无功功率;数据采集仪用于采集传感器的测量数据并发送给计算机;计算机中的专用分析软件用于检测和评估水轮发电机组的运行状态。本发明的技术方案,能够实现对水轮发电机组工作状态的实时监测。

Description

一种水轮发电机组监测装置
技术领域
本发明涉及水轮发电机组监测设备技术领域,具体涉及一种水轮发电机组监测装置。
背景技术
水轮发电机组是由水轮机和受其驱动的发电机组组成,机组中水轮机作为原动机,它利用水的能量运转,驱动发电机发电,用来将水体机械能转换为电能的一套机器。常用的水轮机有冲击式、反击式、贯流式和可逆式。发电机则均采用同步发电机。
混流式、轴流式、贯流式、冲击式水轮发电机组和抽水蓄能机组经过多年运行后,随着机组部件的磨损,机组的运行状态较最初投运时一般会有所恶化。因此,掌握机组的运行规律,依照相关标准评价机组的运行状态,划分机组的振动区域,优化机组的运行,延长机组的使用寿命就很有意义。对于轴流转桨式和贯流转桨式机组,还可修正机组的协联曲线,提高机组的运行效率。
因此,发明一种能够监测水轮发电机组工作状态的设备,对于水轮发电机组的安全、稳定、经济运行具有重要意义,为各水电站甚至是各流域优化调度机组起到决策支撑,具有巨大的经济效益和社会效益。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种水轮发电机组监测装置,实现对水轮发电机组工作状态的监测。
为实现以上目的,本发明采用如下技术方案:
一种水轮发电机组监测装置,包括:计算机、数据采集仪及与所述数据采集仪电连接的传感器组,其中,
所述传感器组包括:低频振动传感器、电涡流传感器、压力变送器和功率变送器等,其中,所述低频振动传感器用于测量水轮发电机组固定部件的振动频率和振动强度;所述电涡流传感器用于测量水轮发电机组三导轴承处的大轴摆度即径向位移;所述压力变送器用于测量水轮发电机组内部的压力脉动、进出口水头差压以及流量差压;所述功率变送器用于测量水轮发电机组的有功功率和无功功率;
所述数据采集仪用于采集低频振动传感器、电涡流传感器、压力变送器和功率变送器的测量数据并发送给所述计算机;所述计算机与所述数据采集仪电连接,所述计算机用于检测和评估水轮发电机组的运行状态。
优选地,所述数据采集仪包括线性电源,所述线性电源用于为所述数据采集仪和传感器组供电;
所述线性电源外接100~240V交流电源,所述线性电源能够承受的交变电源频率范围为50Hz~60Hz,所述线性电源输出为24V多路直流电。
优选地,所述数据采集仪还包括能接收4~20mA电流信号和-10~10V电压信号的电流电压采集电路和多功能数据采集卡,电流电压采集电路用于为所述多功能数据采集卡提供-10~10V的电压信号。
优选地,所述数据采集仪设置有三针航空接头,所述三针航空接头包括24V直流电接头、信号线接头和公共地接头;其中,24V直流电接头用于为传感器组供电,信号线接头和公共地接头用于接收所述传感器组的反馈信号。
优选地,所述数据采集仪包括多个数据采集通道,其中,多个所述数据采集通道总的最高采样频率为100kHz,分辨率为16位,误差<0.015%;单通道输入阻抗为10MΩ,供电电压范围为9V~25V,功耗为3W,工作环境温度0~55℃,工作相对湿度为10%~90%。
优选地,所述数据采集通道为32个或48个,32个或48个数据采集通道通过准同步方式进行数据采集。
优选地,所述数据采集仪预留有备用传感器接口。
优选地,所述数据采集仪包括以太网总线接口,所述数据采集仪的以太网接口与所述计算机通过网线连接。
优选地,所述低频振动传感器为位移输出式低频振动传感器或速度输出式低频振动传感器。
优选地,所述传感器组通过三芯屏蔽电缆与所述数据采集仪电连接。
本发明采用以上技术方案,至少具备以下有益效果:
由上述技术方案可知,本发明提供的这种水轮发电机组监测装置,低频振动传感器能够测量水轮发电机组固定部件的振动,如上机架、下机架、定子机座、定子铁芯、顶盖等部件;电涡流传感器能够测量三导(上导、下导和水导)轴承处的大轴摆度即径向位移;压力变送器能够测量水轮发电机组内部的压力脉动、进出口水头差压以及流量差压等;功率变送器能够测量水轮发电机组的有功功率和无功功率等参数;数据采集仪能够采集低频振动传感器、电涡流传感器、压力变送器和功率变送器的测量数据并发送给计算机,计算机能够根据传感器组发送的测量数据,检测和评估水轮发电机组的运行状态,相比现有技术,能够实现对水轮发电机组工作状态的监测,对于水轮发电机组的安全、稳定、经济运行具有重要意义,为各水电站甚至是各流域优化调度机组起到决策支撑,具有巨大的经济效益和社会效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种水轮发电机组监测装置的示意框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参见图1,本发明一实施例提供的一种水轮发电机组监测装置,包括:计算机1、数据采集仪2及与所述数据采集仪2电连接的传感器组3,其中,
所述传感器组3包括:低频振动传感器31、电涡流传感器32、压力变送器33和功率变送器34,其中,所述低频振动传感器31用于测量水轮发电机组固定部件的振动频率和振动强度;所述电涡流传感器32用于测量水轮发电机组三导轴承处的大轴摆度即径向位移;所述压力变送器33用于测量水轮发电机组内部的压力脉动、进出口水头差压以及流量差压;所述功率变送器34用于测量水轮发电机组的有功功率和无功功率;
所述数据采集仪用于采集低频振动传感器、电涡流传感器、压力变送器和功率变送器的测量数据并发送给所述计算机;所述计算机与所述数据采集仪电连接,所述计算机用于检测和评估水轮发电机组的运行状态。
需要说明的是,采集卡通过网线与计算机相连,计算机中安装有水轮发电机组状态检测与评估专用分析软件,专用分析软件启动数据采集后,数据将被发送并储存到计算机中。通过专业分析软件对数据进行研究,以检测和评估水轮发电机组的运行状态。水轮发电机组状态检测与评估专用分析软件,具备信号峰峰值计算、信号频率成份分析、机组大轴旋转状态分析、机组失重角分析、机组运行状态评估等一系列功能。
由上述技术方案可知,本发明提供的这种水轮发电机组监测装置,低频振动传感器能够测量水轮发电机组固定部件的振动,如上机架、下机架、定子机座、定子铁芯、顶盖等部件;电涡流传感器能够测量三导(上导、下导和水导)轴承处的大轴摆度即径向位移;压力变送器能够测量水轮发电机组内部的压力脉动、进出口水头差压以及流量差压等;功率变送器能够测量水轮发电机组的有功功率和无功功率等参数;数据采集仪能够采集低频振动传感器、电涡流传感器、压力变送器和功率变送器的测量数据并发送给计算机,计算机能够根据传感器组发送的测量数据,检测和评估水轮发电机组的运行状态,相比现有技术,能够实现对水轮发电机组工作状态的监测,对于水轮发电机组的安全、稳定、经济运行具有重要意义,为各水电站甚至是各流域优化调度机组起到决策支撑,具有巨大的经济效益和社会效益。
优选地,所述数据采集仪2包括线性电源,所述线性电源用于为所述数据采集仪和传感器组供电;
所述线性电源外接100~240V交流电源,所述线性电源能够承受的交变电源频率范围为50Hz~60Hz,所述线性电源输出为24V多路直流电。
优选地,所述数据采集仪2还包括能接收4~20mA电流信号和-10~10V电压信号的电流电压采集电路和多功能数据采集卡,电流电压采集电路用于为所述多功能数据采集卡提供-10~10V的电压信号。
优选地,所述数据采集仪2设置有三针航空接头,所述三针航空接头包括24V直流电接头、信号线接头和公共地接头;其中,24V直流电接头用于为传感器组供电,信号线接头和公共地接头用于接收所述传感器组的反馈信号。
优选地,所述数据采集仪2包括多个数据采集通道,其中,多个所述数据采集通道总的最高采样频率为100kHz,分辨率为16位,误差<0.015%;单通道输入阻抗为10MΩ,供电电压范围为9V~25V,功耗为3W,工作环境温度0~55℃,工作相对湿度为10%~90%。
优选地,所述数据采集通道为32个或48个,32个或48个数据采集通道通过准同步方式进行数据采集。
优选地,所述数据采集仪2预留有备用传感器接口。
优选地,所述数据采集仪2包括以太网总线接口,所述数据采集仪2的以太网接口与所述计算机1通过网线连接。
优选地,所述低频振动传感器31为位移输出式低频振动传感器或速度输出式低频振动传感器。
优选地,所述传感器组3通过三芯屏蔽电缆与所述数据采集仪2电连接。
实践证明,本发明提供的这种水轮发电机组监测装置,具备高抗电磁干扰能力,具备低功耗、高精度(16位)、省电、可靠的优点,可广泛应用于混流式、轴流式、贯流式、冲击式水轮发电机组和抽水蓄能机组的稳定性和能量特性研究,也可扩展应用于各类泵站机组。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上,除非另有明确的限定。

Claims (10)

1.一种水轮发电机组监测装置,其特征在于,包括:计算机、数据采集仪及与所述数据采集仪电连接的传感器组,其中,
所述传感器组包括:低频振动传感器、电涡流传感器、压力变送器和功率变送器,其中,所述低频振动传感器用于测量水轮发电机组固定部件的振动频率和振动强度;所述电涡流传感器用于测量水轮发电机组三导轴承处的大轴摆度即径向位移;所述压力变送器用于测量水轮发电机组内部的压力脉动、进出口水头差压以及流量差压;所述功率变送器用于测量水轮发电机组的有功功率和无功功率;
所述数据采集仪用于采集低频振动传感器、电涡流传感器、压力变送器和功率变送器的测量数据并发送给所述计算机;所述计算机与所述数据采集仪电连接,所述计算机用于检测和评估水轮发电机组的运行状态。
2.根据权利要求1所述的水轮发电机组监测装置,其特征在于,所述数据采集仪包括线性电源,所述线性电源用于为所述数据采集仪和传感器组供电;
所述线性电源外接100~240V交流电源,所述线性电源能够承受的交变电源频率范围为50Hz~60Hz,所述线性电源输出为24V多路直流电。
3.根据权利要求2所述的水轮发电机组监测装置,其特征在于,所述数据采集仪还包括能接收4~20mA电流信号和-10~10V电压信号的电流电压采集电路和多功能数据采集卡,电流电压采集电路用于为所述多功能数据采集卡提供-10~10V的电压信号。
4.根据权利要求3所述的水轮发电机组监测装置,其特征在于,所述数据采集仪设置有三针航空接头,所述三针航空接头包括24V直流电接头、信号线接头和公共地接头;其中,24V直流电接头用于为传感器组供电,信号线接头和公共地接头用于接收所述传感器组的反馈信号。
5.根据权利要求1所述的水轮发电机组监测装置,其特征在于,所述数据采集仪包括多个数据采集通道,其中,多个所述数据采集通道总的最高采样频率为100kHz,分辨率为16位,误差<0.015%;单通道输入阻抗为10MΩ,供电电压范围为9V~25V,功耗为3W,工作环境温度0~55℃,工作相对湿度为10%~90%。
6.根据权利要求5所述的水轮发电机组监测装置,其特征在于,所述数据采集通道为32个或48个,32个或48个数据采集通道通过准同步方式进行数据采集。
7.根据权利要求6所述的水轮发电机组监测装置,其特征在于,所述数据采集仪预留有备用传感器接口。
8.根据权利要求1所述的水轮发电机组监测装置,其特征在于,所述数据采集仪包括以太网总线接口,所述数据采集仪的以太网接口与所述计算机通过网线连接。
9.根据权利要求1所述的水轮发电机组监测装置,其特征在于,所述低频振动传感器为位移输出式低频振动传感器或速度输出式低频振动传感器。
10.根据权利要求1~9任一项所述的水轮发电机组监测装置,其特征在于,所述传感器组通过三芯屏蔽电缆与所述数据采集仪电连接。
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