CN109642853A - 旋转装置用在线诊断/预测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旋转装置用在线诊断/预测系统，其不需要传送诊断装置并且能够容易地将波形数据传输到远程位置。为此，该旋转装置用在线诊断/预测系统包括：振动传感器，其安装在旋转装置上；数据分析单元，其连接到振动传感器并用于从自振动传感器获得的数据中提取诊断旋转装置所需的有效数据；以及诊断/预测服务器，其用于通过比较有效数据和预先存储的数据来诊断旋转装置中的异常。因此，本发明不需要传送用于测量振动的装置，并且能够将波形数据传输到远程位置，从而能够更有效地诊断旋转装置并防止旋转装置中的异常。

Description

旋转装置用在线诊断/预测系统
技术领域
本发明涉及一种旋转装置用在线诊断/预测系统，更具体地，涉及一种用于诊断设置在发电厂中的旋转装置的旋转装置用在线诊断/预测系统。
背景技术
通常，在发电厂中，设置诸如涡轮机、供水泵等的旋转装置。在旋转装置中，可以设置用于发电厂安全运行的监测系统。监测系统实时监测各种类型的变量，包括旋转装置的轴向振动，并且在发生异常情况时产生警告或停止发电。
然而，由于发电厂停工在发电厂运行中是致命的，因此可以在监测系统中包括诊断功能。然而，由于诊断功能在包括诊断功能的现有监测系统中受到限制，因此单独执行详细的振动分析。由于这种振动分析需要波形数据，因此在旋转装置中安装单独的振动测量装置，并且提取波形数据。另外，通过分析提取的数据，确定是否存在旋转装置异常。
由于在使用振动分析的现有旋转装置检查中通过将振动测量装置传送到旋转装置来提取波形数据，因此存在检查效率降低的问题。另外，由于波形数据的数据大小很大，因此存在难以将数据在线传输到远程位置或应用无线通信技术来提高诊断效率的问题。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种不需要传送用于测量振动的装置的旋转装置用在线诊断/预测系统。
另外，本发明的另一目的在于提供一种容易将振动波形数据传输到远程位置的旋转装置用在线诊断/预测系统。
技术方案
根据本发明的旋转装置用在线诊断/预测系统包括：振动传感器，安装在旋转装置上；数据分析单元，连接到振动传感器并用于从自振动传感器获得的数据中提取诊断旋转装置所需的有效数据；以及诊断/预测服务器，用于通过比较有效数据和预先存储的数据来诊断旋转装置中的异常，并且实时预测异常的未来发展。
旋转装置用在线诊断/预测系统还可以包括数据服务器，其与数据分析单元互连，用于临时存储有效数据，并且将有效数据发送到诊断/预测服务器。
数据分析单元可以包括：预处理单元，用于将从振动传感器提供的信号转换为数字信号，并且生成异步波形数据；和诊断变量生成单元，用于通过对旋转装置的静态数据和数字信号中包括的加速度和位移信号进行采样来生成波形数据。
数据分析单元还可以包括数据通信单元，其用于将异步波形数据、静态数据和波形数据发送到数据服务器，并且数据通信单元周期性地发送数据。
数据分析单元还可以包括：事件处理单元，用于基于波形数据生成诸如警告或旋转装置的速度变化信息的事件信号；和自诊断单元，用于诊断数据分析单元的状态。
数据服务器可以划分有效数据，以便将划分的有效数据在线提供给诊断/预测服务器。
数据服务器可以以预定间隔向诊断/预测服务器提供划分的有效数据，以便调整网络负载。
振动传感器和数据分析单元可以一体设置并构成测量/分析单元。
测量/分析单元可以安装在多个旋转装置中的每一者中，并且多个测量/分析单元可以与单个数据服务器互连。
振动传感器可以包括设置在旋转装置中用于测量轴向振动位移的位移传感器和安装在旋转装置的主体上的加速度传感器。
有益效果
根据本发明的旋转装置用在线诊断/预测系统，其不需要传送用于测量振动的装置，能够将波形数据传输到远程位置，并且可以提前防止旋转装置中出现异常，提高旋转装置的检查效率。
本发明中的技术效果不限于上述技术效果，并且本领域技术人员将从以下描述中清楚本文未描述的其他技术效果。
附图说明
图1是示出根据实施例的旋转装置用在线诊断/预测系统的框图；
图2是示出根据实施例的旋转装置用在线诊断/预测系统的数据分析单元的框图；
图3是示出根据实施例的旋转装置用在线诊断/预测系统的数据服务器的框图；
图4是示出根据实施例的旋转装置用在线诊断/预测系统的诊断/预测服务器的框图；以及
图5是示出根据另一实施例的旋转装置用在线诊断/预测系统的框图。
具体实施方式
下文中，参考附图详细描述本发明的实施例。然而，实施例不限于下面描述的实施例，而是可以以各种形式实现，并且提供实施例以通过完善本发明的描述来向本领域普通技术人员完全公开本发明的范围。为了清楚描述，附图中元件的形状等的一些部分可能被夸大，并且由相同附图标记表示的元件表示相同的元件。
图1是示出根据实施例的旋转装置用在线诊断/预测系统的框图。
如图1所示，根据实施例的诊断系统100可以包括振动传感器110、数据分析单元130、数据服务器150、诊断/预测服务器170和控制单元190。
首先，振动传感器110安装在旋转装置10中并测量旋转装置10的振动信号。这里，旋转装置10可以是各种旋转装置，诸如用于发电的涡轮机、用于驱动的涡轮机、离心泵、鼓风机、冷却风扇等，旋转装置10的类型不限于此。
同时，振动传感器110可以包括用于测量旋转装置10的振动信号的位移传感器111和加速度传感器113。安装位移传感器111以测量旋转装置的轴向位移。另外，加速度传感器113可以安装在旋转装置10的主体(例如轴承壳体)上。
数据分析单元130分析从振动传感器110提供的振动信号，以便将诊断所需的数据提供给数据服务器150。即，数据分析单元130可以从振动传感器110获得并处理数据，选择性地提取预测诊断所需的数据并进行传输。
图2是示出根据实施例的旋转装置用在线诊断/预测系统的数据分析单元的框图。
如图2所示，根据实施例的数据分析单元130将从振动传感器110提供的模拟振动信号转换为数字振动信号，并从数字振动信号中提取诊断旋转装置10所需的有效数据。
数据分析单元130可以包括分析控制单元131、数据预处理单元132、诊断变量生成单元133、事件处理单元134、自诊断单元135、状态信息输出单元136和数据通信单元137。
首先，分析控制单元131执行数据分析单元130的总体控制。例如，分析控制单元131可以执行配置信息管理、数据发送和接收、生成数据管理等。
另外，数据预处理单元132将从振动传感器110提供的模拟振动信号转换为数字振动信号。此外，数据预处理单元132可以执行预处理功能，诸如生成异步波形数据、识别旋转装置10的旋转开始位置等。
诊断变量生成单元133通过对在数据预处理单元132中生成的数字振动信号(例如，加速度和位移信号)进行采样来生成同步波形数据。另外，诊断变量生成单元133使生成的波形数据能够被提供给数据通信单元137。此外，诊断变量生成单元133可以生成诊断旋转装置10所需的静态数据，诸如达到旋转频率的1到5倍的幅度和相位以及DC平均值。
基于在诊断变量生成单元133中生成的波形数据，当波形数据超过预先配置的警告范围或转速变化等处于过渡状态时，事件处理单元134生成诸如警告或速度变化信息的事件信号。并且，事件处理单元134使生成的事件信号能够被提供给数据通信单元137。
自诊断单元135诊断收集的信号异常、通信状态、系统的计算负荷、存储器状态等，以便将自诊断信号输出到状态信息输出单元136。另外，自诊断单元135使生成的自诊断信号能够被提供给数据通信单元137。
数据通信单元137将在诊断变量生成单元中生成的波形数据、在事件处理单元134中生成的事件信号和在自诊断单元135中生成的自诊断信号通过以太网提供给数据服务器150。这里，数据通信单元137可以以预定间隔(例如，1秒、5秒、10秒等)将在数据分析单元130中生成的数据提供给数据服务器150。
可以设置这种数据分析单元130以便收集最多20个信道的振动信号，并且安装诸如Linux的操作系统，使得可以自动执行数据收集和处理。
同时，再次参考图1，数据服务器150可以将从数据分析单元130发送的数据实时提供给诊断/预测服务器170，并在预定时段期间存储数据。数据服务器150可以包括对应服务器的系统状态检查和恢复、访问管理、数据库管理、数据发送和接收、数据有效性等功能。
图3是示出根据实施例的旋转装置用在线诊断/预测系统的数据服务器的框图。
如图3所示，根据实施例的数据服务器150可以包括第一服务器管理单元151、第一通信管理单元152、第一数据缓冲管理单元153、第一用户日志管理单元154、第一数据库管理单元155、数据分析管理单元156和原始数据传输管理单元157。
第一服务器管理单元151执行数据服务器150的总体管理。并且，第一通信管理单元152接收从数据分析单元130提供的数据，并将在数据服务器150中处理的数据提供给诊断/预测服务器170。第一数据缓冲管理单元153执行数据的临时存储，第一用户日志管理单元154管理访问数据服务器150的工作日志。
此外，数据分析管理单元156处理从数据分析单元130发送的周期性数据和状态数据、事件数据等，并将其存储在第一数据库管理单元155中。这里，数据分析管理单元156使从设置为单个或多个的数据分析单元130提供的数据能够无损地存储在第一数据库管理单元155中。
在周期性传输的大量异步和同步波形数据被实时发送到诊断/预测服务器170的情况下，引起网络负载，这可能导致网络故障，因此原始数据传输管理单元157在最小化网络带宽使用量的同时执行分开传输数据的功能。
也就是说，数据服务器150从数据分析单元130接收数据并将其存储在第一数据库管理单元155中持续预定时段，并且通过第一通信管理单元152将数据提供给设置在远程位置的诊断/预测服务器170。这里，预测诊断所需的数据以一定间隔(例如，1秒、5秒、10秒等)分开传输，并且通过根据网络情况确定传输周期或时间来传输用户进行详细分析所需的振动波形数据。因此，可以控制网络负载。
同时，参考图1，诊断/预测服务器170通过使用从数据服务器150实时转发的数据和预先存储的正常状态数据来诊断旋转装置10的异常，并且实时预测未来的发展。
图4是示出根据实施例的旋转装置用在线诊断/预测系统的诊断/预测服务器的框图。
如图4所示，根据实施例的诊断/预测服务器170可以包括第二服务器管理单元171、第二通信管理单元172、第二数据缓冲管理单元173、第二用户日志管理单元174、第二数据库管理单元175、数据管理单元176、诊断/预测单元177、系统/用户配置管理单元178和控制管理单元179。
第二服务器管理单元171执行诊断/预测服务器170的总体管理。并且，第二通信管理单元172接收从数据服务器150提供的数据，并且将在诊断/预测服务器170中处理的数据提供给控制单元190。第二数据缓冲管理单元173执行数据的临时存储，第二用户日志管理单元174管理访问诊断/预测服务器170的工作日志。
数据管理单元176管理诊断/预测单元177中所需的输入数据。并且，由于可以异步传输从数据服务器传输的数据，所以数据管理单元176包括对每个时隙的所有输入变量的数据收集时间进行分组和调整的数据时间同步功能。
基于从数据管理单元176提供的数据，诊断/预测单元177生成旋转装置的异常状态和异常状态的未来发展信息，例如，旋转装置承载轨迹根据时间的变化，并且将其存储在第二数据库管理单元175中。
系统/用户配置管理单元178管理用户访问和认证。并且，系统/用户配置管理单元178执行在第二数据库管理单元175中添加、修改和删除与系统配置有关的数据的功能。
另外，控制管理单元179使用网络通信将在诊断/预测服务器170中生成的数据提供给控制单元190。
再次参考图1，控制单元190可以设置在计算机中，并且由诊断旋转装置10的工作人员拥有。这里，控制单元190可以具有能够输出诊断系统100中所需的数据并输入驱动诊断系统100所需的信号的界面。
同时，在下文中，将详细描述根据另一实施例的旋转装置用在线诊断/预测系统。然而，省略了对上述元件的详细描述，但是使用相同的附图标记进行描述。
图5是示出根据另一实施例的旋转装置用在线诊断/预测系统的框图。
如图5所示，根据另一实施例的诊断系统100将振动传感器110和数据分析单元130设置为一体，使得可以简化安装和维护。
另外，其中集成有振动传感器110和数据分析单元130的测量/分析单元安装在多个旋转装置中的每一者中，并且连接到单个数据服务器150。这里，取决于数据服务器150的处理能力和网络负载，可以添加和扩展数据服务器150和网络带宽。
此外，安装在远离旋转装置10的位置的诊断/预测服务器170可以互连在多个数据服务器150、150'与多个控制单元190之间。另外，考虑到可扩展性，诊断/预测服务器170可以在单独的服务器中构建第二数据库管理单元175和诊断/预测单元177，并且划分每个处理过程以便分散负载。因此，可以在保证处理性能的同时设计提高可扩展性便利性的系统。
另外，在现有振动监测系统已经安装在旋转装置10中的情况下，可以直接从振动监测系统接收至诊断/预测单元177的振动信号。
这样，根据实施例的旋转装置用在线诊断/预测系统，其不需要传送用于测量振动的装置，能够将波形数据传输到远程位置，并且可以提前防止旋转装置中出现异常，提高旋转装置的检查效率。
以上描述并在附图中描绘的本发明的实施例不应被解释为限制本发明的技术构思。本发明的范围仅由权利要求中限定的特征限制，并且本领域技术人员可以以各种形式改进或修改本发明的技术构思。因此，只要改进和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，则改进和修改落入本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种旋转装置用在线诊断/预测系统，包括：
振动传感器，其安装在所述旋转装置上；
数据分析单元，其连接到所述振动传感器并用于从自所述振动传感器获得的数据中提取诊断所述旋转装置所需的有效数据；以及
诊断/预测服务器，其用于通过比较所述有效数据和预先存储的数据来诊断所述旋转装置中的异常，并且实时预测所述异常的未来发展。
2.根据权利要求1所述的旋转装置用在线诊断/预测系统，还包括数据服务器，所述数据服务器与所述数据分析单元互连，用于临时存储所述有效数据，并且将所述有效数据发送到所述诊断/预测服务器。
3.根据权利要求2所述的旋转装置用在线诊断/预测系统，其中，所述数据分析单元包括：
预处理单元，其用于将从所述振动传感器提供的信号转换为数字信号，并且生成异步波形数据；和
诊断变量生成单元，其用于通过对所述旋转装置的静态数据和所述数字信号中包括的加速度和位移信号进行采样来生成波形数据。
4.根据权利要求3所述的旋转装置用在线诊断/预测系统，其中，所述数据分析单元还包括数据通信单元，所述数据通信单元用于将所述异步波形数据、所述静态数据和所述波形数据发送到所述数据服务器，并且
其中，所述数据通信单元周期性地发送数据。
5.根据权利要求3所述的旋转装置用在线诊断/预测系统，其中，所述数据分析单元还包括：
事件处理单元，其用于基于所述波形数据生成诸如警告或所述旋转装置的速度变化信息的事件信号；和
自诊断单元，其用于诊断所述数据分析单元的状态。
6.根据权利要求2所述的旋转装置用在线诊断/预测系统，其中，所述数据服务器划分所述有效数据，以便将划分的有效数据在线提供给所述诊断/预测服务器。
7.根据权利要求6所述的旋转装置用在线诊断/预测系统，其中，所述数据服务器以预定间隔向所述诊断/预测服务器提供划分的有效数据，以便调整网络负载。
8.根据权利要求1所述的旋转装置用在线诊断/预测系统，其中，所述振动传感器和所述数据分析单元一体设置并构成测量/分析单元。
9.根据权利要求8所述的旋转装置用在线诊断/预测系统，其中，所述测量/分析单元安装在多个旋转装置中的每一者中，并且
其中，多个测量/分析单元与单个数据服务器互连。
10.根据权利要求1所述的旋转装置用在线诊断/预测系统，其中，所述振动传感器包括：
位移传感器，其设置在所述旋转装置中以用于测量轴向振动位移；和
加速度传感器，其安装在所述旋转装置的主体上。
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