CN203414278U - 一种水电机组振动异常状态实时检测系统 - Google Patents

一种水电机组振动异常状态实时检测系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种水电机组振动异常状态实时检测系统，它包括安装在水电机组主轴上的转速传感器，将采集到的转速信号经数据采集卡传输至计算机；位移传感器安装在水电机组的上导轴承、下导轴承和水导轴承上，将采集到的径向振动信号输入至前置放大器放大处理后经数据采集卡传输至计算机；速度传感器分别安装在水电机组的机架、定子和顶盖上，将采集到的振动信号输入至信号调理器内，处理后的信号经数据采集卡传输至计算机；水电机组监控系统将获得的功率信号、上游水位信号及下游水位信号经数据采集卡输入至计算机；计算机将接收到的振动信号与阈值比较完成水电机组振动异常状态的实时检测。本实用新型可以广泛在旋转机械设备中应用。

Description

一种水电机组振动异常状态实时检测系统
技术领域
本实用新型涉及一种旋转机械设备异常状态检测系统，特别涉及一种水电机组振动状态异常实时检测系统。
背景技术
水力发电系统是一个水机电耦合的复杂非线性动力系统，其运行过程中机组故障的产生和发展包含大量的不确定性因素，其数学模型及其复杂。同时，随着水力发电机组日趋大型化、复杂化、自动化，转子系统的非线性振动现象异常突出，对机组设备的工作状态和故障越来越难判断。
目前，水电机组状态监测系统开发集成和故障诊断方法的相关研究较多，然而由于缺乏故障样本，故障诊断研究成果还不能满足现场需求。虽然水电机组有较少的故障样本，但随着电站状态监测系统的不断完善，获得了机组正常运行时的海量状态数据。水电机组的状态监测系统已经实现监测信号的在线采集，并通过简单比较监测参数的测量值与预设阈值来实现报警功能，以此指导机组运行维护。但是静态报警阈值忽略了机组不同工况下的机组性能差异，缺少对机组早期潜在故障的预警能力，远不足以充分反映机组的运行状态。随着电站状态监测系统的不断完善，机组的控制和监测数据信息量越来越大，运行操作人员往往很难根据如此大量的数据了解和判断机组的运行状况，及时发现机组的异常和故障。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种水电机组振动异常状态实时检测系统，该系统能有效实现对水电机组振动异常状态的实时检测。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种水电机组振动异常状态实时检测系统，其特征在于：它包括一个转速传感器、一个数据采集卡、一个计算机、六个位移传感器、一个前置放大器、九个速度传感器、一个信号调理器和一个水电机组监控系统；所述转速传感器安装在水电机组主轴上，将采集到的水电机组主轴转速信号经所述数据采集卡传输至所述计算机；六个所述位移传感器分别安装在水电机组的上导轴承的+X、+Y方向、下导轴承的+X、+Y方向和水导轴承的+X、+Y方向上，将采集到的径向振动信号输入至所述前置放大器内放大后，经所述数据采集卡传输至所述计算机；九个所述速度传感器分别安装在水电机组的机架的+X、+Y及+Z方向、定子的+X、+Y及+Z方向和顶盖的+X、+Y及+Z方向上，将采集到的振动信号输入至所述信号调理器内处理，处理后的信号经所述数据采集卡传输至所述计算机；所述水电机组监控系统将实时获得的水电机组功率信号、上游水位信号及下游水位信号经所述数据采集卡输入至所述计算机；所述计算机将接收到的转速信号、径向振动信号、振动信号和功率信号、上游水位信号及下游水位信号，与所述计算机内预置的阈值比较，完成水电机组振动异常状态的实时检测。
所述转速传感器采用非接触式的转速传感器。
所述转速传感器采用德国申克的IN-081型电涡流传感器。
各所述位移传感器均采用非接触式的电涡流式位移传感器。
各所述位移传感器均采用德国申克的IN-081型电涡流式位移传感器。
各所述速度传感器均采用接触式的惯性式速度传感器。
各所述速度传感器均采用北京豪瑞斯的MLS-9型低频速度传感器。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型通过在水电机组主轴上安装转速传感器，在水电机组的上导轴承、下导轴承和水导轴承上分别安装位移传感器，水电机组的机架、定子和顶盖上分别安装速度传感器。通过各个传感器分别采集水电机组的转速信号和振动信号，并将所有数据传输至计算机内，与计算机内预置的阈值进行比较，实现对水电机组振动异常状态的实时检测。2、本实用新型中还采用已有的水电机组监控系统，通过该水电机组监控系统实时获得的水电机组功率信号、上游水位信号和下游水位信号，进一步完善了对水电机组振动异常状态的实时检测。本实用新型可以广泛在旋转机械设备中应用。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型的振动状态实时检测流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型提供一种水电机组振动状态异常实时检测系统，其包括一个转速传感器1、一个数据采集卡2、一个计算机3、六个位移传感器4、一个前置放大器5、九个速度传感器6、一个信号调理器7和一个水电机组监控系统8。
转速传感器1安装在水电机组主轴上，将采集到的水电机组主轴转速信号经数据采集卡2传输至计算机3内。六个位移传感器4分别安装在水电机组的上导轴承的+X、+Y方向（以上导轴承的中心为原点）、下导轴承的+X、+Y方向（以下导轴承的中心为原点）和水导轴承的+X、+Y方向上（以水导轴承的中心为原点），将采集到的水电机组主轴在上导轴承、下导轴承和水导轴承处的径向振动信号输入至前置放大器5内，前置放大器5将接收到的径向振动信号放大处理后经数据采集卡2传输至计算机3内。九个速度传感器6分别安装在水电机组的机架的+X、+Y及+Z方向（以机架中心为原点）、定子的+X、+Y及+Z方向（以定子中心为原点）和顶盖的+X、+Y及+Z方向上（以顶盖中心为原点），将采集到的水电机组的机架、定子和顶盖的振动信号输入至信号调理器7内，信号调理器7将接收到的振动信号放大、滤波后经数据采集卡2传输至计算机3内。本实用新型采用的水电机组监控系统8为现有技术中已有设备，水电机组监控系统8将实时获得的水电机组功率信号、上游水位信号及下游水位信号经数据采集卡2输入至计算机3内。计算机3将接收到的转速信号、径向振动信号、振动信号和功率信号、上游水位信号及下游水位信号，与计算机3内预置的阈值进行比较，以实现对水电机组振动异常状态的实时检测。
上述实施例中，转速传感器1采用非接触式的转速传感器，本实用新型优选德国申克的IN-081型电涡流传感器。
上述各实施例中，各位移传感器4均采用非接触式的电涡流式位移传感器，本实用新型优选德国申克的IN-081型电涡流式位移传感器。
上述各实施例中，各速度传感器6均采用接触式的惯性式速度传感器，本实用新型优选北京豪瑞斯的MLS-9型低频速度传感器。
综上所述，如图2所示，本实用新型在使用时，转速传感器1将采集到的水电机组主轴转速信号，位移传感器4将采集到的水电机组主轴在上导轴承、下导轴承和水导轴承处的径向振动信号，速度传感器6将采集到的水电机组机架、定子和顶盖的振动信号都经数据采集卡2传输至计算机3内。水电机组监控系统8将功率信号、上游水位信号、下游水位信号也传输至计算机3内。计算机3对接收到的振动数据进行时域分析、频域分析等处理，最终获得水电机组振动信号的各种参数。各参数和相同工况时的预存在计算机3内的历史监控数据（即阈值）进行比较，实现水电机组振动异常状态的检测，并可以进行水电机组振动异常状态评估，进而可以及时发现振动的异常状态。其中，选取的时域参数分别为：均值、标准偏差、均方根值、峰值、波形指标、峰值指标、脉冲指标、裕度指标和峭度指标；选取的频域参数分别为：频率均值、频率中心、频率均方根值和频率标准偏差。
上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种水电机组振动异常状态实时检测系统，其特征在于：它包括一个转速传感器、一个数据采集卡、一个计算机、六个位移传感器、一个前置放大器、九个速度传感器、一个信号调理器和一个水电机组监控系统；
所述转速传感器安装在水电机组主轴上，将采集到的水电机组主轴转速信号经所述数据采集卡传输至所述计算机；六个所述位移传感器分别安装在水电机组的上导轴承的+X、+Y方向、下导轴承的+X、+Y方向和水导轴承的+X、+Y方向上，将采集到的径向振动信号输入至所述前置放大器内放大后，经所述数据采集卡传输至所述计算机；九个所述速度传感器分别安装在水电机组的机架的+X、+Y及+Z方向、定子的+X、+Y及+Z方向和顶盖的+X、+Y及+Z方向上，将采集到的振动信号输入至所述信号调理器内处理，处理后的信号经所述数据采集卡传输至所述计算机；所述水电机组监控系统将实时获得的水电机组功率信号、上游水位信号及下游水位信号经所述数据采集卡输入至所述计算机；所述计算机将接收到的转速信号、径向振动信号、振动信号和功率信号、上游水位信号及下游水位信号，与所述计算机内预置的阈值比较，完成水电机组振动异常状态的实时检测。
2.如权利要求1所述的一种水电机组振动异常状态实时检测系统，其特征在于：所述转速传感器采用非接触式的转速传感器。
3.如权利要求2所述的一种水电机组振动异常状态实时检测系统，其特征在于：所述转速传感器采用德国申克的IN-081型电涡流传感器。
4.如权利要求1所述的一种水电机组振动异常状态实时检测系统，其特征在于：各所述位移传感器均采用非接触式的电涡流式位移传感器。
5.如权利要求4所述的一种水电机组振动异常状态实时检测系统，其特征在于：各所述位移传感器均采用德国申克的IN-081型电涡流式位移传感器。
6.如权利要求1所述的一种水电机组振动异常状态实时检测系统，其特征在于：各所述速度传感器均采用接触式的惯性式速度传感器。
7.如权利要求6所述的一种水电机组振动异常状态实时检测系统，其特征在于：各所述速度传感器均采用北京豪瑞斯的MLS-9型低频速度传感器。
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