CN111220264A - 水轮发电机组用振动检测装置 - Google Patents

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CN111220264A CN201911029398.0A CN201911029398A CN111220264A CN 111220264 A CN111220264 A CN 111220264A CN 201911029398 A CN201911029398 A CN 201911029398A CN 111220264 A CN111220264 A CN 111220264A
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何良超
时志能
邓玮琪
黄振宇
唐小勇
卢伟
冯国柱
杨进
戴俊
吴智丁
何东阳
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Datang Hydropower Science and Technology Research Institute Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups

Abstract

本发明公开了水轮发电机组用振动检测装置，包括多组振动传感器、信号预处理模块、A/D转换模块、数据处理模块和图像显示模块，多组振动传感器将振动信号传输给信号预处理模块，信号预处理模块将预处理后的信号通过A/D转换模块传输给数据处理模块，数据处理模块对数据进行深度处理，数据处理模块将处理后的数据通过图像显示模块进行显示；本发明通过通过信号预处理模块对信号先进行处理，能够除去噪音干扰，数据处理模块对信号进行数字滤波、数字积分、FFT谱分析和时域分析，来判断振动的原因，报警逻辑单元判断振动信号是否属于故障，通过图像显示模块直观的了解到水轮机组的振动频率及振动峰值，便于了解到水轮机组故障部位。

Description

水轮发电机组用振动检测装置
技术领域
本发明涉及水轮发电机组检测技术领域，具体为水轮发电机组用振动检测装置。
背景技术
在水电厂的运行设备中，水轮机组是非常重要且关键的主设备，水轮机组是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。其结构复杂，由于水轮机组不断需要受水力推动，工作环境较为恶劣，作为一种旋转机械，其最常见、最主要的故障是振动故障。
水轮发电机组的振动是水电站存在的一个普遍问题，有设计、制造、安装、检修和运行等方面的原因，运行中的水轮发电机组都存在不同程度的振动，但这种振动是不可避免的，一般都只能在一定条件下将振动尽量的减小，使振动值限制在允许范围内，当振动超过规定的允许值时，便会影响机组的供电质量、安全运行和机组的使用寿命，需要找出原因并采取措施。
水轮发电机组的振动都是属于有阻尼的受迫振动。现有的水电站一般都有水轮发电机组运行状态监视系统，主要反映机组运行的主要参数，如温度、定转子电流和电压等，但是很少有专门对机组振动的检测系统，然而在水轮发电机组的运行中，由于各种原因(如电气、机械和水力等因素)，会造成机组的振动过大甚至超标，有时也可能诱发共振而导致某些部件振动加剧，严重时将危及机组的安全运行，造成机组的损坏。
基于此，本发明设计了水轮发电机组用振动检测装置，以解决上述提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供水轮发电机组用振动检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：水轮发电机组用振动检测装置，包括多组振动传感器、信号预处理模块、A/D转换模块、数据处理模块和图像显示模块，多组所述振动传感器将振动信号传输给信号预处理模块，所述信号预处理模块对振动传感器传输来的信号进行预处理，所述信号预处理模块将预处理后的振动信号通过A/D转换模块传输给数据处理模块，所述数据处理模块对数据进行深度处理，所述数据处理模块将处理后的数据通过图像显示模块进行显示，所述数据处理模块将接收到的数据进行数字滤波、数字积分、FFT谱分析和时域分析，来判断振动的原因，若振动频率与机组转动频率一致，则一般为机组转动部分质量不平衡、轴线曲折、导轴承间隙不适、主轴法兰密封有偏磨、水轮机迷宫间隙不均匀引起的；若振动频率为发电机电流频率(我国电流频率为50Hz)的二倍，则一般是定子铁心组合缝松动、发电机负荷电流所引起的机组振动；若振动频率为转速频率乘以发电机磁极对数，则一般是由于发电机气隙不均匀所引起的机组振动；若振动频率分别为转速频率乘以活动导叶数或转动频率乘以转轮叶片数，则一般振动分别是因导叶开口不均匀或转轮开口不均匀所致。
优选的，所述数据处理模块包括数字滤波单元、数字积分单元、FFT谱分析单元、时域分析单元、报警分析单元和绘图单元。
优选的，所述数据处理模块还连接有报警输出模块，所述报警逻辑单元输出端与报警输出模块相连接，所述报警逻辑单元判断振动信号是否属于故障。
优选的，所述绘图单元输出端与图像显示模块相连接。
优选的，所述数字滤波单元和数字积分单元对转换后的信号进行数字分析。
优选的，所述FFT谱分析单元的计算函数为
Figure BDA0002249675580000021
式中k＝0,1…，N-1。
优选的，所述信号预处理模块能够除去噪音干扰。
优选的，所述振动传感器安装于水轮机组上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过通过信号预处理模块对信号先进行处理，能够除去噪音干扰，避免因噪音干扰导致检测结果出现误差，处理后的信号通过A/D转换模块传输给数据处理模块，数据处理模块对信号进行数字滤波、数字积分、FFT谱分析和时域分析，来判断振动的原因，报警逻辑单元判断振动信号是否属于故障，当水轮发电机组发生故障时，报警逻辑单元控制报警输出模块进行报警，通过图像显示模块直观的了解到水轮机组的振动频率及振动峰值，便于了解到水轮机组故障部位，便于工作人员实现快速维修。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明装置原理流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供水轮发电机组用振动检测装置技术方案：水轮发电机组用振动检测装置，包括多组振动传感器、信号预处理模块、A/D转换模块、数据处理模块和图像显示模块，多组振动传感器将振动信号传输给信号预处理模块，信号预处理模块对振动传感器传输来的信号进行预处理，信号预处理模块将预处理后的振动信号通过A/D转换模块传输给数据处理模块，数据处理模块对数据进行深度处理，数据处理模块将处理后的数据通过图像显示模块进行显示，工作人员可通过图像显示模块直观的了解到水轮机组的振动频率及振动峰值，便于直观的了解到水轮机组可能存在的问题，数据处理模块将接收到的数据进行数字滤波、数字积分、FFT谱分析和时域分析，来判断振动的原因，若振动频率与机组转动频率一致，则一般为机组转动部分质量不平衡、轴线曲折、导轴承间隙不适、主轴法兰密封有偏磨、水轮机迷宫间隙不均匀引起的；若振动频率为发电机电流频率(我国电流频率为50Hz)的二倍，则一般是定子铁心组合缝松动、发电机负荷电流所引起的机组振动；若振动频率为转速频率乘以发电机磁极对数，则一般是由于发电机气隙不均匀所引起的机组振动；若振动频率分别为转速频率乘以活动导叶数或转动频率乘以转轮叶片数，则一般振动分别是因导叶开口不均匀或转轮开口不均匀所致。
其中，数据处理模块包括数字滤波单元、数字积分单元、FFT谱分析单元、时域分析单元、报警分析单元和绘图单元，数据处理模块还连接有报警输出模块，报警逻辑单元输出端与报警输出模块相连接，报警逻辑单元判断振动信号是否属于故障，当水轮发电机组发生故障时，报警逻辑单元控制报警输出模块进行报警，提醒工作人员注意，绘图单元输出端与图像显示模块相连接，工作人员可通过图像显示模块上的数据图像，来大致判断水轮机组那个部位出现故障，便于实现快速维修，数字滤波单元和数字积分单元对转换后的信号进行数字分析，FFT谱分析单元的计算函数为
Figure BDA0002249675580000041
式中k＝0,1…，N-1；信号预处理模块能够除去噪音干扰，避免因噪音干扰导致检测结果出现误差；振动传感器安装于水轮机组不同部位处，通过水轮机组振动发生的不同部位，可对振动原因进行初步判断，若在水导轴承处的振动比其他部位振动更加明显，则一般是蜗壳、导叶及转轮中的水力不平衡所引起的；若上机架处振动较为明显，则一般都为机组推力轴承或发电机零部件有缺陷或故障。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.水轮发电机组用振动检测装置，包括多组振动传感器、信号预处理模块、A/D转换模块、数据处理模块和图像显示模块，其特征在于：多组所述振动传感器将振动信号传输给信号预处理模块，所述信号预处理模块对振动传感器传输来的信号进行预处理，所述信号预处理模块将预处理后的振动信号通过A/D转换模块传输给数据处理模块，所述数据处理模块对数据进行深度处理，所述数据处理模块将处理后的数据通过图像显示模块进行显示。
2.根据权利要求1所述的水轮发电机组用振动检测装置，其特征在于：所述数据处理模块包括数字滤波单元、数字积分单元、FFT谱分析单元、时域分析单元、报警分析单元和绘图单元。
3.根据权利要求2所述的水轮发电机组用振动检测装置，其特征在于：所述数据处理模块还连接有报警输出模块，所述报警逻辑单元输出端与报警输出模块相连接，所述报警逻辑单元判断振动信号是否属于故障。
4.根据权利要求2所述的水轮发电机组用振动检测装置，其特征在于：所述绘图单元输出端与图像显示模块相连接。
5.根据权利要求2所述的水轮发电机组用振动检测装置，其特征在于：所述数字滤波单元和数字积分单元对转换后的信号进行数字分析。
6.根据权利要求2所述的水轮发电机组用振动检测装置，其特征在于：所述FFT谱分析单元的计算函数为
Figure FDA0002249675570000011
式中k＝0,1…，N-1。
7.根据权利要求1所述的水轮发电机组用振动检测装置，其特征在于：所述信号预处理模块能够除去噪音干扰。
8.根据权利要求1所述的水轮发电机组用振动检测装置，其特征在于：所述振动传感器安装于水轮机组上。
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