CN114235367B - 一种旋转机械振动综合管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转机械振动综合管理系统，包括数据采集模块，用于采集旋转机械的振动信号、热力系统参数和结构参数；状态监测模块，用于监测振动是否异常；对比分析模块，用于存储历史振动数据；故障诊断模块，用于诊断异常振动信号的故障类型；动平衡管理模块，用于进行加重质量和角度计算；检修管理模块，用于存储异常检修工作内容；报表管理模块，用于生成振动故障情况报表；案例管理模块，用于记录诊断正确的振动事件；振动标准查询模块，用于存储旋转机械振动的标准；二十五项反措模块，存储二十五项反措内容。与现有技术相比，本发明实现了旋转机械振动监督、故障处理和信息管理的一体化，提高了旋转设备的安全性以及电厂综合管理水平。

Description

一种旋转机械振动综合管理系统

技术领域

本发明涉及旋转机械系统领域，尤其是涉及一种旋转机械振动综合管理系统。

背景技术

旋转设备是发电企业最主要的设备之一，如汽轮机、发电机、六大风机以及各种泵等，其能否安全稳定运行影响着整个发电机组的安全性和经济性。对于旋转设备来说，振动故障是最主要的设备故障，所以对于发电企业旋转机械振动信号的监测、振动故障的诊断和处理以及振动信息的管理就显得尤为重要。

旋转机械振动信号的监测、振动故障的诊断和处理以及振动信息的管理是旋转机械振动综合管理的三个重要组成部分，任一部分工作不到位都不利于振动的综合管理，影响机组的安全性。旋转机械振动的实时监测是必要的，但是由于部分设备没有监测设备或者监测手段不到位，导致异常振动信号没有被捕捉到，最终可能引起振动故障，影响机组安全；对于旋转机械振动故障诊断，专业性要求较高，当振动故障发生时，由于不能及时分析和处理问题，可能会引起更大的安全事故和经济损失；对于振动信息的管理，由于发电机组旋转设备较多、运转中的旋转设备时刻都会传递着振动信号，信息量较大，每隔一个固定周期，电厂监测控制设备中的振动数据会被自动删除，不利于后期振动分析。

因此，目前需要一种旋转机械振动综合管理系统，能够实现旋转机械振动监督、故障诊断和信息管理的一体化，提高电厂对旋转设备的综合管理水平。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够实现旋转机械振动监督、故障诊断和信息管理的一体化，提高电厂对旋转设备的综合管理水平的旋转机械振动综合管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种旋转机械振动综合管理系统，包括：

数据采集模块，用于采集旋转机械的振动信号、热力系统参数以及各旋转机械的结构参数；

状态监测模块，用于根据数据采集模块的信息，监测旋转设备的振动是否异常，如果正常，则对振动信号进行低密度存储，并显示对应的振动参数；如果异常，则生成异常振动信号并转至故障诊断模块；

对比分析模块，用于存储并显示电厂各旋转机械历次启停机振动数据、典型工况下振动数据以及同类型机组的特征振动数据，辅助故障诊断模块进行故障诊断；

故障诊断模块，用于根据采集的旋转机械的振动信号以及热力系统参数，对异常振动信号进行故障类型诊断，若未识别出故障类型，则提示人工干预；若识别出故障类型，则存储对应的故障数据；

动平衡管理模块，用于在所述故障诊断模块识别出的故障类型为质量不平衡故障时，根据对应的振动数据进行加重质量和角度计算，并在预设的转子模型中标记加重位置；

检修管理模块，用于存储历次旋转机械振动异常检修工作内容，在排除质量不平衡故障后用于判断是否需要进行检修处理；

报表管理模块，用于根据各旋转机械的振动故障情况，定期生成报表；

案例管理模块，用于记录所述故障诊断模块诊断正确的振动事件，并根据各设备进行分开管理；

振动标准查询模块，用于按照设备分类存储各种旋转机械振动的相关标准，供查询使用。

进一步地，所述旋转机械的振动信号包括从TSI系统导入的汽轮机的振动信号，以及从现场安装的加速度传感器采集辅机的振动信号。

进一步地，所述故障诊断模块在识别出故障类型后，还输出人工判断振动故障识别结果的确认信息，若得到正确的确认结果，则将该故障类型对应的事件传递到所述案例管理模块进行保存；若得到不正确的确认结果，则提示需要人工干预。

进一步地，所述动平衡管理模块存有各旋转机械的转子三维模型、影响系数以及滞后角、当前转子已安装的平衡块信息，用于进行加重质量和角度计算。

进一步地，所述旋转机械振动综合管理系统还包括二十五项反措模块，用于存储二十五项反措内容，供工作人员查询。

进一步地，所述旋转机械振动综合管理系统的网络架构包括交换机、下位机、一区服务器、隔离网闸、三区服务器、平台服务器、防火墙和厂网系统；

所述交换机用于获取现场安装的加速度传感器采集辅机的振动信号，所述下位机用于从TSI系统导入的汽轮机的振动信号，所述交换机和下位机均接入所述一区服务器，所述一区服务器、隔离网闸、三区服务器、平台服务器、防火墙和厂网系统依次连接，所述一区服务器、三区服务器和平台服务器共同用于执行所述的数据采集模块、状态监测模块、对比分析模块、故障诊断模块、动平衡管理模块、检修管理模块、报表管理模块、案例管理模块、振动标准查询模块和二十五项反措模块的处理步骤。

进一步地，所述辅机包括循环水泵、凝结水泵、给水泵、送风机、一次风机和引风机，所述循环水泵、凝结水泵、给水泵、送风机、一次风机和引风机均设有加速度传感器，各个加速度传感器均连接所述交换机。

进一步地，所述旋转机械振动综合管理系统分为汽轮机振动综合管理系统和辅机振动综合管理系统，所述汽轮机振动综合管理系统包括依次连接的下位机、一区服务器、隔离网闸、三区服务器、平台服务器、防火墙和厂网系统；所述辅机振动综合管理系统包括依次连接的交换机、一区服务器、隔离网闸、三区服务器、平台服务器、防火墙和厂网系统。

进一步地，所述汽轮机振动综合管理系统通过下位机从TSI引振动信号，传递至一区服务器，通过单向隔离网闸，到三区服务器，然后从SIS取机组热力参数(负荷、主汽压、电流等)信号，到三区服务器，利用诊断模块结合振动数据和热力参数联合诊断，诊断结果发布到平台服务器，利用内网，发布到厂网系统；

所述辅机振动综合管理系统通过现场设备布置加速度振动传感器，将振动信号通过交换机处理后远传到一区服务器，通过单向隔离网闸，到三区服务器，然后从SIS取热力系统参数信号，到三区服务器，利用诊断模块结合振动数据和热力参数联合诊断，诊断结果发布到平台服务器，利用内网，发布到厂网系统。

进一步地，所述热力系统参数包括负荷、主汽压、电流、阀门开度、轴承温度和真空等。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的旋转机械振动综合管理系统功能丰富，具有旋转机械振动信号的监督、振动故障处理和振动信息管理能力。能够实时的采集、监测和存储各旋转机械的振动信号，根据振动信号的正常与否选择低密度或高密度存储，节省了存储空间；可以及时识别异常振动信号，并结合振动数据和热力数据进行多参数联合故障诊断，最终提供解决措施，使得振动故障可以及时得到处理，提高了工作效率；定期生成旋转机械振动管理报表、报告，使得旋转机械管理工作可视化、常规化和规范化；在系统内存储了本机以及同类型机组的相关振动数据、各类型旋转机械的振动标准以及各种典型振动案例，有助于信息的查阅和大数据分析。本发明以智能化电厂为主，辅以人工干预，有效的实现了旋转机械振动监督、故障处理和信息管理的一体化，提高了旋转设备的安全性以及电厂的综合管理水平。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种旋转机械振动综合管理系统的模块结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种旋转机械振动综合管理系统的数据处理结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种汽轮机振动综合管理系统的网络拓扑图；

图4为本发明实施例中提供的一种辅机振动综合管理系统的网络拓扑图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供一种旋转机械振动综合管理系统，包括：

数据采集模块，用于采集旋转机械振动信号(汽轮机的振动信号从TSI系统引入，辅机的振动信号由现场安装的加速度传感器传递至交换机)，从SIS中导入热力系统参数(负荷、主汽压、电流、阀门开度、轴承温度、真空等)，并存有各旋转机械的结构参数；

状态监测模块，用于监测旋转设备的振动是否异常，如果振动信号正常，则对振动信号进行低密度存储并且实时显示正常的振动参数，如果振动信号异常，则转至故障诊断模块；

对比分析模块，该模块内存有本电厂各旋转机械历次启停机振动数据、典型工况下振动数据以及同类型机组的特征振动数据，用于帮助故障诊断模块对于故障的诊断和分析；

故障诊断模块，当状态监测模块判断振动信号异常时，本模块结合振动数据以及从SIS引入的热力参数(负荷、主汽压、电流、阀门开度、轴承温度、真空等)对异常振动信号进行故障类型诊断，当未识别出故障类型时，提示未识别出故障、需要进行人工干预，然后由人工对模块进行逻辑修改和完善。当识别出故障类型后，高密度存储该故障数据，提示由人工对判断出的振动故障结果进行确认，当人工判断系统诊断结果正确时，将该事件传递至案例管理模块进行保存。当人工判断系统诊断结果不正确时，提示需要进行人工干预，然后由人工对模块进行逻辑修改和完善；

动平衡管理模块，存有各旋转机械的转子三维模型、影响系数以及滞后角、当前转子已安装的平衡块信息等，对于故障诊断模块诊断结果为质量不平衡故障的，动平衡管理模块可以根据振动数据利用影响系数法进行加重质量和角度计算，并且在转子模型中标记出加重位置，电厂工作人员根据画面对故障设备进行动平衡处理，直至质量不平衡问题解决，确认完成后系统会自动更新加重后的转子三维模型；

检修管理模块，存储有历次旋转机械振动异常检修工作内容，在排除质量不平衡故障后用于判断是否需要进行检修处理，对于需要检修处理的故障进行检修提示和工作安排，直至振动正常、检修工作结束并自动更新检修数据，对于不需要检修处理的故障则进行运行调整；

报表管理模块，对于某一周期内各旋转机械的振动故障情况，如振动幅值、相位、频谱、故障诊断结果、进行的处理操作和处理结果等会定期生成报表、报告发送至电厂管理人员；

案例管理模块，记录故障诊断模块诊断正确的振动事件，每一个设备分开管理，且可以手动增加录入其他典型案例；

振动标准查询模块，按照设备分类存储了各种旋转机械振动的相关标准，便于管理人员查询使用；

二十五项反措模块，存储了二十五项反措内容，便于工作人员查询；

该系统的网络构架包括交换机(用于加装加速度传感器的辅机振动信号的采集和处理)、下位机(用于汽轮机TSI振动信号的获取)、一区服务器、隔离网闸、三区服务器、平台服务器、防火墙和厂网系统。

如图3所示，汽轮机振动综合管理系统的实现，是从TSI引振动信号，传递至一区服务器，通过单向隔离网闸，到三区服务器，然后从SIS取机组热力参数(负荷、主汽压、电流、阀门开度、轴承温度、真空等)信号，到三区服务器，利用诊断模块结合振动数据和热力参数联合诊断，诊断结果发布到平台服务器，利用内网，发布到厂里；

如图4所示，辅机振动综合管理系统的实现，是在现场设备布置加速度振动传感器，将振动信号通过交换机处理后远传到服务器机柜上的一区服务器，通过单向隔离网闸，到三区服务器，然后从SIS取机组热力系统参数(负荷、主汽压、电流、阀门开度、轴承温度、真空等)信号，到三区服务器，利用诊断模块结合振动数据和热力参数联合诊断，诊断结果发布到平台服务器，利用内网，发布到厂里。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种旋转机械振动综合管理系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集旋转机械的振动信号、热力系统参数以及各旋转机械的结构参数；

状态监测模块，用于根据数据采集模块的信息，监测旋转设备的振动是否异常，如果正常，则对振动信号进行低密度存储，并显示对应的振动参数；如果异常，则生成异常振动信号并转至故障诊断模块；

对比分析模块，用于存储并显示电厂各旋转机械历次启停机振动数据、典型工况下振动数据以及同类型机组的特征振动数据，辅助故障诊断模块进行故障诊断；

故障诊断模块，用于根据采集的旋转机械的振动信号以及热力系统参数，对异常振动信号进行故障类型诊断，若未识别出故障类型，则提示人工干预；若识别出故障类型，则存储对应的故障数据；

动平衡管理模块，用于在所述故障诊断模块识别出的故障类型为质量不平衡故障时，根据对应的振动数据进行加重质量和角度计算，并在预设的转子模型中标记加重位置；

检修管理模块，用于存储历次旋转机械振动异常检修工作内容，在排除质量不平衡故障后用于判断是否需要进行检修处理；

报表管理模块，用于根据各旋转机械的振动故障情况，定期生成报表；

案例管理模块，用于记录所述故障诊断模块诊断正确的振动事件，并根据各设备进行分开管理；

振动标准查询模块，用于按照设备分类存储各种旋转机械振动的相关标准，供查询使用；

所述旋转机械振动综合管理系统还包括二十五项反措模块，用于存储二十五项反措内容，供工作人员查询；

所述旋转机械振动综合管理系统的网络架构包括交换机、下位机、一区服务器、隔离网闸、三区服务器、平台服务器、防火墙和厂网系统；

所述交换机用于获取现场安装的加速度传感器采集辅机的振动信号，所述下位机用于从TSI系统导入汽轮机的振动信号，所述交换机和下位机均接入所述一区服务器，所述一区服务器、隔离网闸、三区服务器、平台服务器、防火墙和厂网系统依次连接，所述一区服务器、三区服务器和平台服务器共同用于执行所述的数据采集模块、状态监测模块、对比分析模块、故障诊断模块、动平衡管理模块、检修管理模块、报表管理模块、案例管理模块、振动标准查询模块和二十五项反措模块的处理步骤；

所述辅机包括循环水泵、凝结水泵、给水泵、送风机、一次风机和引风机，所述循环水泵、凝结水泵、给水泵、送风机、一次风机和引风机均设有加速度传感器，各个加速度传感器均连接所述交换机；

所述旋转机械振动综合管理系统分为汽轮机振动综合管理系统和辅机振动综合管理系统，所述汽轮机振动综合管理系统包括依次连接的下位机、一区服务器、隔离网闸、三区服务器、平台服务器、防火墙和厂网系统；所述辅机振动综合管理系统包括依次连接的交换机、一区服务器、隔离网闸、三区服务器、平台服务器、防火墙和厂网系统；

所述汽轮机振动综合管理系统通过下位机从TSI引入振动信号，传递至一区服务器，通过单向隔离网闸，到三区服务器，然后从SIS获取机组热力参数，所述机组热力参数包括负荷、主汽压和电流信号，到三区服务器，利用诊断模块结合振动数据和热力参数联合诊断，诊断结果发布到平台服务器，利用内网，发布到厂网系统；

所述辅机振动综合管理系统通过现场设备布置加速度振动传感器，将振动信号通过交换机处理后远传到一区服务器，通过单向隔离网闸，到三区服务器，然后从SIS获取热力系统参数信号，到三区服务器，利用诊断模块结合振动数据和热力参数联合诊断，诊断结果发布到平台服务器，利用内网，发布到厂网系统；

所述动平衡管理模块存有各旋转机械的转子三维模型、影响系数以及滞后角、当前转子已安装的平衡块信息，用于进行加重质量和角度计算。

2.根据权利要求1所述的一种旋转机械振动综合管理系统，其特征在于，所述旋转机械的振动信号包括从TSI系统导入的汽轮机的振动信号，以及从现场安装的加速度传感器采集辅机的振动信号。

3.根据权利要求1所述的一种旋转机械振动综合管理系统，其特征在于，所述故障诊断模块在识别出故障类型后，还输出人工判断振动故障识别结果的确认信息，若得到正确的确认结果，则将该故障类型对应的事件传递到所述案例管理模块进行保存；若得到不正确的确认结果，则提示需要人工干预。

4.根据权利要求1所述的一种旋转机械振动综合管理系统，其特征在于，所述热力系统参数包括负荷、主汽压、电流、阀门开度、轴承温度和真空。