CN112729519A - 水轮机机组振动检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了水轮机机组振动检测系统及方法，一方面，本发明提供了水轮机机组振动检测系统，包括，电源模块、时钟模块、通讯模块，以及多个数据采集通道，用于采集对应的探头所得到的数据；采集控制模块，用于对数据采集通道进行控制，并对采集的数据进行整理；中央处理模块，用于对经过整理后的数据进行处理；数据储存模块，用于储存中央处理模块处理后的数据；通过采用本发明提供的振动监测系统对水轮机组进行实时的振动检测，对提高水轮机组设备的可利用率、有计划地进行设备维护、提高水能利用率等起到重要的作用。使用本检测系统以后，能增加水轮机组的正常运行时间、优化设备运行工况、提高水力发电机组的运行安全性。
Description
技术领域
本发明涉及水轮机机组检测技术领域，具体是水轮机机组振动检测系统及方法。
背景技术
水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。水轮机大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电，作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。
水轮机机组在日常使用与维护中，需对各项油路、水路及电气数据进行检测，然而机组设备出现的机器磨损、基础下沉、部件变形、连接松动以及机器的动态性能开始出现各种细微的变化，如轴不对中、部件磨损、转子不平衡、配合间隙增大等，大多无法通过外观变化直接发现，因此需要对机组进行定期的振动检测，以测试通过振动参数的变化发现设备所存在的隐患，并及时进行维护。
但周期性的进行人工振动检测仍无法避免某些极端状况，如发电机转轴因短时间振动超差造成温度升高而抱死等，因此亟需一种振动检测系统以对水轮机组的振动值进行实时监测，并在机组设备振动超差时及时发出警报。
发明内容
本发明的目的在于提供水轮机机组振动检测系统及方法，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：
一方面，本发明提供了水轮机机组振动检测系统，包括，
电源模块、时钟模块、通讯模块，以及，
多个数据采集通道，用于采集对应的探头所得到的数据；
采集控制模块，用于对数据采集通道进行控制，并对采集的数据进行整理；
中央处理模块，用于对经过整理后的数据进行处理；
数据储存模块，用于储存中央处理模块处理后的数据；
人机交互模块，用于观看数据及对振动监测系统的预设参数进行调节。
作为本发明进一步的方案：所述探头包括：
振动位移传感器，用于检测受测点的振动位移量，振动位移具体地反映了震动幅度的大小；
振动速度传感器，用于检测受测点的振动速度，振动速度反映了振动能量的大小；
振动加速度传感器，用于检测受测点的振动加速度，振动加速度反映了振动时冲击力的大小；
所述探头与对应的数据采集通道采用有线通信连接或无线通信连接中的一种。
作为本发明进一步的方案：所述探头与对应的数据采集通道采用无线通讯连接时，探头还包括蓄电池、电源管理模块、充电接口、无线发送模块，所述采集通道包括与无线发送模块相对应的无线接收模块。
作为本发明进一步的方案：所述采集控制模块包括，用于连接并控制各数据采集通道的通道控制子模块、用于对数据采集通道所采集的数据进行接收并分组整理排列的数据整理子模块。
作为本发明进一步的方案：所述中央处理模块包括数据缓存子模块、数据处理子模块、数据输出子模块，所述数据缓存子模块用于对预整理数据进行缓存，所述数据处理子模块用于对缓存数据进行分析、排列处理，所述数据输出子模块用于根据处理后的数据生成波形图、频谱图及相位图并输出至人机交互模块的显示设备。
作为本发明再进一步的方案：所述警报模块包括警报值设置模块与报警器，所述警报值设置模块用于设置触发警报的预警值及触发警报的超值时间，所述超值时间为检测值超过预警值的持续时长。
另一方面，本发明提供了水轮机机组振动检测方法，由上述振动检测系统进行执行，包括：
步骤一：通过人际交互模块设置系统在单位时间内的采集频率、数据显示方式、数据显示单位、报警值及报警超值时间；
步骤二：对探头进行分组并安装在设备表面，安装方式选用磁吸固定或螺栓固定中的一种；
步骤三：开启对应的数据采集通道，接收探头检测的数据，数据整理子模块对接收的数据按照探头的分组状态及数据中所包含的振动位移量值、振动速度值与振动加速度值进行分组整理；
步骤四：数据缓存子模块对预整理的数据进行缓存，数据处理子模块对缓存数据进行分析、排列处理，之后数据输出子模块根据处理后的数据生成波形图、频谱图及相位图并输出至人机交互模块的显示设备。
作为本发明进一步的方案：所述探头的分组方法为每七个探头为一组。
作为本发明再进一步的方案：所述探头的安装方法为，七个探头中，三个探头分别安装于设备前端按转轴轴向、垂直径向、水平径向各一个，另三个探头分别安装于设备后端按转轴轴向、垂直径向、水平径向各一个，最后一个探头安装于设备外壳顶部中心处。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过采用本发明提供的振动监测系统对水轮机组进行实时的振动检测，对提高水轮机组设备的可利用率、有计划地进行设备维护、提高水能利用率等起到重要的作用。使用本检测系统以后，能增加水轮机组的正常运行时间、优化设备运行工况、降低发电设备的维修费用、提高水力发电机组的运行安全性。
2、通过采用本发明提供的振动监测系统，能够减少非计划性轴承和齿轮的维修工作，可进行基于状态监测的维修；能够为制定维修计划提供依据，可更加合理的安排维修；能够减少现场日常巡视次数，降低工人的劳动强度；同时降低生产成本，减少生产损失；减少故障部件的二次损伤；延长机组使用寿命；减少备件数，降低损耗率。
附图说明
图1为水轮机机组振动检测系统的结构框图。
图2为水轮机机组振动检测系统中中央处理模块的结构框图图。
图3为水轮机机组振动检测系统中探头的结构框图。
图4为水轮机机组振动检测系统中采集控制模块的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下将结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
请参阅图1～4，本发明实施例中：
一方面，本发明提供了水轮机机组振动检测系统，包括，
电源模块、时钟模块、通讯模块，以及，
多个数据采集通道，用于采集对应的探头所得到的数据；
采集控制模块，用于对数据采集通道进行控制，并对采集的数据进行整理；
中央处理模块，用于对经过整理后的数据进行处理；
数据储存模块，用于储存中央处理模块处理后的数据；
人机交互模块，用于观看数据及对振动监测系统的预设参数进行调节。
所述探头包括：
振动位移传感器，用于检测受测点的振动位移量，；
振动速度传感器，用于检测受测点的振动速度；
振动加速度传感器，用于检测受测点的振动加速度；
所述探头与对应的数据采集通道采用有线通信连接或无线通信连接中的一种。
振动位移具体地反映了震动幅度的大小，振动速度反映了能量的大小，振动加速度反映了冲击力的大小。也可以认为，在低频范围内，振动强度与位移成正比；在中频范围内，振动强度与速度成正比；在高频范围内，振动强度与加速度成正比。
所述探头与对应的数据采集通道采用无线通讯连接时，探头还包括蓄电池、电源管理模块、充电接口、无线发送模块，所述采集通道包括与无线发送模块相对应的无线接收模块。
所述采集控制模块包括，用于连接并控制各数据采集通道的通道控制子模块、用于对数据采集通道所采集的数据进行接收并分组整理排列的数据整理子模块。
所述中央处理模块包括数据缓存子模块、数据处理子模块、数据输出子模块，所述数据缓存子模块用于对预整理数据进行缓存，所述数据处理子模块用于对缓存数据进行分析、排列处理，所述数据输出子模块用于根据处理后的数据生成波形图、频谱图及相位图并输出至人机交互模块的显示设备。
所述警报模块包括警报值设置模块与报警器，所述警报值设置模块用于设置触发警报的预警值及触发警报的超值时间，所述超值时间为检测值超过预警值的持续时长。
另一方面，本发明提供了水轮机机组振动检测方法，由上述振动检测系统进行执行，包括：
步骤一：通过人际交互模块设置系统在单位时间内的采集频率、数据显示方式、数据显示单位、报警值及报警超值时间；
步骤二：对探头进行分组并安装在设备表面，安装方式选用磁吸固定或螺栓固定中的一种；
步骤三：开启对应的数据采集通道，接收探头检测的数据，数据整理子模块对接收的数据按照探头的分组状态及数据中所包含的振动位移量值、振动速度值与振动加速度值进行分组整理；
步骤四：数据缓存子模块对预整理的数据进行缓存，数据处理子模块对缓存数据进行分析、排列处理，之后数据输出子模块根据处理后的数据生成波形图、频谱图及相位图并输出至人机交互模块的显示设备。
所述探头的分组方法为每七个探头为一组。
所述探头的安装方法为，七个探头中，三个探头分别安装于设备前端按转轴轴向、垂直径向、水平径向各一个，另三个探头分别安装于设备后端按转轴轴向、垂直径向、水平径向各一个，最后一个探头安装于设备外壳顶部中心处。
通过观察振动数据的波形图、频谱图及相位图，可直接对常见的机械故障做出判断，如：
1、转子不平衡，转子不平衡是发电机振动大所常见的故障之一，其大多是因转子运行过程中由于腐蚀、结垢、交变应力作用等造成的零部件局部损坏、脱落等引起的，转子不平衡的主要振动特征为，(1)振动方向以径向为主，悬臂式转子不平衡可能会表现出轴向振动；(2)波形为典型的正弦波；(3)振动频率为工频，水平与垂直方向振动的相位差接近90°。(工频即为设备工频振动频率，其计算方法为：工频振动频率(Hz)＝运行转速(r/min)/60)
2、转子不对中：转子不对中包括轴系不对中和轴承不对中两种情况，轴系不对中是指转子联接后各转子的轴线不在同一条直线上，轴承不对中是指轴颈在轴承中偏斜，轴颈与轴承孔轴线相互不平行，通常所讲不对中多指轴系不对中，转子不对中的主要振动特征为，(1)最大振动往往存在不对中联轴器两侧的轴承上，振动值随负荷的增大而增高；(2)平行不对中主要引起径向振动，振动频率为2倍工频，同时也存在工频和多倍频，但以工频和2倍工频为主；(3)平行不对中在联轴节两端径向振动的相位差接近180°；(4)角度不对中时，轴向振动较大，振动频率为工频，联轴器两端轴向振动相位差接近180°。
因此，通过采用本发明提供的振动监测系统对水轮机组进行实时的振动检测，对提高水轮机组设备的可利用率、有计划地进行设备维护、提高水能利用率等起到重要的作用。使用本检测系统以后，能增加水轮机组的正常运行时间、优化设备运行工况、降低发电设备的维修费用、提高水力发电机组的运行安全性。其具体表现如下：
(1)减少非计划性轴承和齿轮的维修工作，可进行基于状态监测的维修；
(2)为制定维修计划提供依据，可更加合理的安排维修；
(3)减少现场日常巡视次数；
(4)降低生产成本，减少生产损失；
(5)减少故障部件的二次损伤；
(6)延长机组使用寿命；
(7)减少备件数，降低损耗率。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.水轮机机组振动检测系统，其特征在于：包括，
电源模块、时钟模块、通讯模块，以及，
多个数据采集通道，用于采集对应的探头所得到的数据；
采集控制模块，用于对数据采集通道进行控制，并对采集的数据进行整理；
中央处理模块，用于对经过整理后的数据进行处理；
数据储存模块，用于储存中央处理模块处理后的数据；
人机交互模块，用于观看数据及对振动监测系统的预设参数进行调节。
2.根据权利要求1所述的水轮机机组振动检测系统，其特征在于：所述探头包括：
振动位移传感器，用于检测受测点的振动位移量；
振动速度传感器，用于检测受测点的振动速度；
振动加速度传感器，用于检测受测点的振动加速度；
所述探头与对应的数据采集通道采用有线通信连接或无线通信连接中的一种。
3.根据权利要求2所述的水轮机机组振动检测系统，其特征在于：所述探头与对应的数据采集通道采用无线通讯连接时，探头还包括蓄电池、电源管理模块、充电接口、无线发送模块，所述采集通道包括与无线发送模块相对应的无线接收模块。
4.根据权利要求1所述的水轮机机组振动检测系统，其特征在于：所述采集控制模块包括，用于连接并控制各数据采集通道的通道控制子模块、用于对数据采集通道所采集的数据进行接收并分组整理排列的数据整理子模块。
5.根据权利要求1所述的水轮机机组振动检测系统，其特征在于：所述中央处理模块包括数据缓存子模块、数据处理子模块、数据输出子模块，所述数据缓存子模块用于对预整理数据进行缓存，所述数据处理子模块用于对缓存数据进行分析、排列处理，所述数据输出子模块用于根据处理后的数据生成波形图、频谱图及相位图并输出至人机交互模块的显示设备。
6.根据权利要求1所述的水轮机机组振动检测系统，其特征在于：所述警报模块包括警报值设置模块与报警器，所述警报值设置模块用于设置触发警报的预警值及触发警报的超值时间，所述超值时间为检测值超过预警值的持续时长。
7.水轮机机组振动检测方法，其特征在于：所述振动检测方法由权利要求1-6任一项所述的振动检测系统进行执行，包括：
步骤一：通过人际交互模块设置系统在单位时间内的采集频率、数据显示方式、数据显示单位、报警值及报警超值时间；
步骤二：对探头进行分组并安装在设备表面，安装方式选用磁吸固定或螺栓固定中的一种；
步骤三：开启对应的数据采集通道，接收探头检测的数据，数据整理子模块对接收的数据按照探头的分组状态及数据中所包含的振动位移量值、振动速度值与振动加速度值进行分组整理；
步骤四：数据缓存子模块对预整理的数据进行缓存，数据处理子模块对缓存数据进行分析、排列处理，之后数据输出子模块根据处理后的数据生成波形图、频谱图及相位图并输出至人机交互模块的显示设备。
8.根据权利要求1所述的水轮机机组振动检测方法，其特征在于：所述探头的分组方法为每七个探头为一组。
9.根据权利要求8所述的水轮机机组振动检测方法，其特征在于：所述探头的安装方法为，七个探头中，三个探头分别安装于设备前端按转轴轴向、垂直径向、水平径向各一个，另三个探头分别安装于设备后端按转轴轴向、垂直径向、水平径向各一个，最后一个探头安装于设备外壳顶部中心处。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114993461A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-09-02 | 成都久和建设设备有限责任公司 | 一种塔机机构电机振动的检测系统和方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201311360Y (zh) * | 2008-06-20 | 2009-09-16 | 四川恒达电子科技有限公司 | 一种振动在线监测故障诊断装置 |
| US20160026172A1 (en) * | 2014-07-28 | 2016-01-28 | Computational Systems, Inc. | Intelligent Configuration of a User Interface of a Machinery Health Monitoring System |
| CN108894932A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-27 | 国电联合动力技术有限公司 | 一种风电机组发电机轴承故障智能诊断系统及方法 |
| CN110502000A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-11-26 | 贵州电网有限责任公司 | 一种小水电关键设备安全预警及故障诊断系统及方法 |
| CN110779716A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-02-11 | 苏州德姆斯信息技术有限公司 | 嵌入式机械故障智能诊断设备及诊断方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201311360Y (zh) * | 2008-06-20 | 2009-09-16 | 四川恒达电子科技有限公司 | 一种振动在线监测故障诊断装置 |
| US20160026172A1 (en) * | 2014-07-28 | 2016-01-28 | Computational Systems, Inc. | Intelligent Configuration of a User Interface of a Machinery Health Monitoring System |
| CN108894932A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-27 | 国电联合动力技术有限公司 | 一种风电机组发电机轴承故障智能诊断系统及方法 |
| CN110502000A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-11-26 | 贵州电网有限责任公司 | 一种小水电关键设备安全预警及故障诊断系统及方法 |
| CN110779716A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-02-11 | 苏州德姆斯信息技术有限公司 | 嵌入式机械故障智能诊断设备及诊断方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114993461A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-09-02 | 成都久和建设设备有限责任公司 | 一种塔机机构电机振动的检测系统和方法 |
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