CN112067310A - 一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统 - Google Patents
一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112067310A CN112067310A CN202010952400.8A CN202010952400A CN112067310A CN 112067310 A CN112067310 A CN 112067310A CN 202010952400 A CN202010952400 A CN 202010952400A CN 112067310 A CN112067310 A CN 112067310A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stress wave
- gas turbine
- frequency ultrasonic
- data acquisition
- acquisition device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000036541 health Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 3
- 230000003862 health status Effects 0.000 claims 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及燃气轮机健康状态监测技术领域,且公开了一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统,包括应力波传感器、数据采集装置、数据接收装置和系统服务器,所述应力波传感器与所述数据采集装置信号连接,所述数据采集装置与所述数据接收装置信号连接,所述数据接收装置与所述系统服务器信号连接;通过应力波可以作为一种有效的对设备本体采用非侵入式监测的技术手段,应用于重型燃气轮机的故障诊断,并且系统的自动诊断和系统故障知识库在不断学习完善,对于在复杂工况中运行的设备,人工分析和系统智能诊断有机结合,能够显著提高工作效率和诊断效果。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机健康状态监测技术领域,具体为一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统。
背景技术
应力波能量监测能在第一时间提供需要进行维护的预警提示,这点对于用户来说是一个特别重要的考虑因素,因为某些部件或组件的更换需要很长的前置时间,而且与维护和修理辅助资产有关的费用和前置时间也十分可观,不幸的是,传统状态监控和评价技术必须依赖损伤进展,然后才能对这种情况提供操作和维护管理警告,而且因缩短了反应时间,增大了设备过早失效的风险,延长了等待备件和调配资源的停机时间。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统,解决了传统状态监控和评价技术必须依赖损伤进展,然后才能对这种情况提供操作和维护管理警告,而且因缩短了反应时间,增大了设备过早失效的风险,延长了等待备件和调配资源的停机时间的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统,包括应力波传感器、数据采集装置、数据接收装置和系统服务器,所述应力波传感器与所述数据采集装置信号连接,所述数据采集装置与所述数据接收装置信号连接,所述数据接收装置与所述系统服务器信号连接。
优选的,所述应力波传感器包括压电晶体和模拟信号调制器,所述压电晶体与所述模拟信号调制器电性连接。
优选的,所述模拟信号调制器包括高频带通滤波器和包络检波器。
优选的,所述数据采集装置包括数字处理器,所述数字处理器包括数模转化、应力波能量计算以及控制和显示功能。
优选的,所述数据接收装置可以是本系统计算机或者工场已经使用的DCS/PLC系统。
优选的,所述系统通过ModBus/TCP协议定期向所述数据采集装置询问每个所述应力波传感器的总应力波能量水平。
优选的,所述应力波传感器、所述数据采集装置、所述数据接收装置和所述系统服务器之间通过相关的信号电缆、连接线路转换器或者交换机连接。
(三)有益效果
本发明提供了一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统,具备以下有益效果:
本发明通过应力波可以作为一种有效的对设备本体采用非侵入式监测的技术手段,应用于重型燃气轮机的故障诊断,并且系统的自动诊断和系统故障知识库在不断学习完善,对于在复杂工况中运行的设备,人工分析和系统智能诊断有机结合,能够显著提高工作效率和诊断效果,并且该系统可以将定期和被动维修模式转变为预测维修甚至是主动维修模式,从而最大程度上延长设备的使用寿命,能保证生产线的稳定运行,达到提高经济效益的最终目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的应力波故障诊断流程图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示,本发明提供一种技术方案:一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统,包括应力波传感器、数据采集装置、数据接收装置和系统服务器,应力波传感器与数据采集装置信号连接,数据采集装置与数据接收装置信号连接,数据接收装置与系统服务器信号连接,使用的时候,将应力波传感器安装在燃气轮机设备的外表面,通过运行设备构件传输的摩擦、机械冲击和动态载荷的应力波信号是超声波频率,应力波传感器将应力波振幅转换为电信号,然后在应力波传感器中进行放大和滤波,以去除设备正常运动的低频噪声和振动能量,信号通过数据采集装置进行放大处理后转化为数据接收装置可以接收的数据标准,然后该数据被存储在系统服务器上,系统调用这些数据经过软件分析后生成诊断报告。
进一步的,应力波传感器包括压电晶体和模拟信号调制器,压电晶体与模拟信号调制器电性连接,压电晶体可以将应力波振幅转换为电信号,然后在模拟信号调制器中通过高频带通滤波器进行放大和滤波,以去除设备正常运动的低频噪声和振动能量。
进一步的,模拟信号调制器包括高频带通滤波器和包络检波器,高频带通滤波器可以对信号进行滤波,并输出仅有应力波的信号,然后通过包络检波器可以对信号进行解调,并输出应力波脉冲串SWPT,然后交由数据采集装置进行计算处理。
进一步的,数据采集装置包括数字处理器,数字处理器包括数模转化、应力波能量计算以及控制和显示功能。
进一步的,数据接收装置可以是本系统计算机或者工场已经使用的DCS/PLC系统。
进一步的,系统通过ModBus/TCP协议定期向数据采集装置询问每个应力波传感器的总应力波能量水平。
进一步的,应力波传感器、数据采集装置、数据接收装置和系统服务器之间通过相关的信号电缆、连接线路转换器或者交换机连接。
综上可得,本发明的工作流程:使用的时候,应力波传感器安装在燃气轮机设备的外表面,通过运行设备构件传输的摩擦、机械冲击和动态载荷的应力波信号是超声波频率,应力波传感器中的压电晶体将应力波振幅转换为电信号,然后在模拟信号调制器中通过高频带通滤波器进行放大和滤波,以去除设备正常运动的低频噪声和振动能量,信号通过数据采集装置进行放大处理后转化为本系统计算机或工厂已经使用的DCS /PLC 系统可以接收的数据标准,该数据被存储在系统服务器上,系统调用这些数据经过软件分析后生成诊断报告。
现场的监测系统通过ModBus/TCP协议定期向数据采集装置询问每个应力波传感器的总应力波能量水平,然后在系统中按其他标量数据表达(如温度、功率和电压数点)的相同方式处理总应力波能量水平,系统的所有功率和实用工具可以相似地应用在应力波能量水平上,包括警告和报警阈值的应用,总应力波能量水平可以在人机界面显示,也可以直接通过ModBus/TCP询问,提供给其他现场应用系统或从数据库获得。
应力波监测软件连续获取应力波能量和应力波峰值振幅值,并根据用户自定义的时间间隔或用户可定义的基于定制参数的触发器,定期获取应力波脉冲序列的完整数字记录。数字记录捕获往往由应力波能量和/或应力波峰值振幅值中的上升触发。应力波检测软件自动运用获得专利的信号处理和模式识别算法判断是否存在任何异常,如果存在异常,则确定这个异常是操作造成的还是损伤造成的,或者仅仅是一种状态的征兆,如果忽略它而继续运行则会导致损伤。
基于比较分析的报告系统可快速浏览现场和每台设备的状态变化。通过使用动态“机架堆叠”排序技术,人们可以作出应该重点关注哪些设备的决策。这种动态Pareto图可以由设备配置。动态“机架堆叠”根据条件指数驱动,使得每次捕获一个数字记录时, 评级就会更新一次。这一特色将起到“监督明细表”的作用,以便协助资源调度和规划。如果用户看见一台正在提示出问题(黄色或红色状态指示)的设备,那么“单击”表中的这台设备将出现提供该设备具体细节的页面。用户可以看到安装在该设备上的每个传感器的当前状态评级,以及有关设置这些评级的条件指数值的具体信息。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统,包括应力波传感器、数据采集装置、数据接收装置和系统服务器,其特征在于:所述应力波传感器与所述数据采集装置信号连接,所述数据采集装置与所述数据接收装置信号连接,所述数据接收装置与所述系统服务器信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统,其特征在于:所述应力波传感器包括压电晶体和模拟信号调制器,所述压电晶体与所述模拟信号调制器电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统,其特征在于:所述模拟信号调制器包括高频带通滤波器和包络检波器。
4.根据权利要求1所述的一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统,其特征在于:所述数据采集装置包括数字处理器,所述数字处理器包括数模转化、应力波能量计算以及控制和显示功能。
5.根据权利要求1所述的一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统,其特征在于:所述数据接收装置可以是本系统计算机或者工场已经使用的DCS/PLC系统。
6.根据权利要求1所述的一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统,其特征在于:所述系统通过ModBus/TCP协议定期向所述数据采集装置询问每个所述应力波传感器的总应力波能量水平。
7.根据权利要求1所述的一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统,其特征在于:所述应力波传感器、所述数据采集装置、所述数据接收装置和所述系统服务器之间通过相关的信号电缆、连接线路转换器或者交换机连接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010952400.8A CN112067310A (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010952400.8A CN112067310A (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112067310A true CN112067310A (zh) | 2020-12-11 |
Family
ID=73696482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010952400.8A Pending CN112067310A (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112067310A (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1427949A (zh) * | 2000-04-04 | 2003-07-02 | 斯万泰克有限责任公司 | 透平发动机外来物损伤检测系统 |
CN1553989A (zh) * | 2001-06-18 | 2004-12-08 | ������������ʽ���� | 燃气轮机的状态诊断方法及诊断系统 |
US20070261492A1 (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-15 | Curtiss-Wright Flow Control Corporation | Turbine engine stall warning system |
CN107167321A (zh) * | 2016-03-08 | 2017-09-15 | 通用电气公司 | 使用声传感器监控发动机运行状况 |
CN110134571A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-16 | 湃方科技(北京)有限责任公司 | 旋转型机械设备健康状态监测方法及装置 |
CN110487917A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-22 | 重庆高开清芯科技产业发展有限公司 | 一种基于神经网络的应力波检测与分析系统 |
CN110879151A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-13 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | 基于运行大数据的燃气轮机远程监测和诊断系统及方法 |
-
2020
- 2020-09-11 CN CN202010952400.8A patent/CN112067310A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1427949A (zh) * | 2000-04-04 | 2003-07-02 | 斯万泰克有限责任公司 | 透平发动机外来物损伤检测系统 |
CN1553989A (zh) * | 2001-06-18 | 2004-12-08 | ������������ʽ���� | 燃气轮机的状态诊断方法及诊断系统 |
US20070261492A1 (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-15 | Curtiss-Wright Flow Control Corporation | Turbine engine stall warning system |
CN107167321A (zh) * | 2016-03-08 | 2017-09-15 | 通用电气公司 | 使用声传感器监控发动机运行状况 |
CN110134571A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-16 | 湃方科技(北京)有限责任公司 | 旋转型机械设备健康状态监测方法及装置 |
CN110487917A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-22 | 重庆高开清芯科技产业发展有限公司 | 一种基于神经网络的应力波检测与分析系统 |
CN110879151A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-13 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | 基于运行大数据的燃气轮机远程监测和诊断系统及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110779716A (zh) | 嵌入式机械故障智能诊断设备及诊断方法 | |
CN201666248U (zh) | 一种天然气压缩机状态检测及故障预报系统 | |
CN112665856B (zh) | 一种齿轮箱在线监测系统 | |
CN103913193A (zh) | 一种基于工业无线技术的设备故障预维护方法 | |
CN110177017B (zh) | 一种减速机智能故障诊断系统及其诊断方法 | |
CN114415581B (zh) | 一种机械设备运维方法及系统 | |
CN102495320A (zh) | 变压器运行异常动态监测系统及在线监测方法 | |
KR20210081145A (ko) | 진동과 소음신호를 이용한 기계결함진단장치 및 그 신호를 이용한 빅데이터 기반의 스마트 센서 시스템 | |
CN102183697A (zh) | 一种电力变压器声音和振动监测系统 | |
CN103321839A (zh) | 风机振动监测方法及系统、风机监控器 | |
CN110445830A (zh) | 一种石油化工关键机组设备远程智能监测系统 | |
CN103544745A (zh) | 一种用于监测内燃机车行车状态的监控装置及监测方法 | |
CN116800199A (zh) | 一种分布式光伏运行电能质量监测与分析方法 | |
CN112305462A (zh) | 一种基于变压器声音识别变压器典型故障的系统 | |
CN112067310A (zh) | 一种运用非侵入式高频超声应力波燃气轮机健康状态监测系统 | |
CN201590684U (zh) | 机房电气设备及适配器监控系统 | |
CN205766236U (zh) | 一种工业机器人关节健康诊断装置 | |
CN111931969A (zh) | 一种基于时序分析的合并单元设备状态预测方法 | |
CN216484779U (zh) | 一种基于超声导波的高温压力容器损伤定位设备 | |
CN101694738A (zh) | 一种电气火灾报警方法和系统 | |
CN115827318A (zh) | 数据中心的异常处理方法、装置、电子设备及介质 | |
CN208921272U (zh) | 钢丝绳断丝检测系统 | |
CN204142926U (zh) | 电力变压器电机和风扇的机械故障监测装置 | |
CN204229200U (zh) | 一种设备运转异常通知和效率管理的装置 | |
CN201667107U (zh) | 一种电气火灾报警器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201211 |