CN210982641U - 电厂设备运行故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电厂运行维护技术领域，更具体地，涉及电厂设备运行故障诊断系统，包括有前端采集系统、中继传输系统、后台集中信息处理系统，前端采集系统包括有巡检平台和固定检测平台，还包括有设于巡检平台和固定检测平台上的工控模块和信息采集模块，信息采集模块与工控模块连接，工控模块能够与中继传输系统进行数据传输；中继传输系统与后台集中信息处理系统连接。本实用新型提供电厂设备运行故障诊断系统，采用瘦采集前端+后台集中信息处理系统的分布式架构，对故障状态等进行有效分析。

Description

电厂设备运行故障诊断系统

技术领域

本实用新型涉及电厂运行维护技术领域，更具体地，涉及电厂设备运行故障诊断系统。

背景技术

火电厂是重要的能源生产部门，需要保持长年累月的可靠运行。火电厂内设备种类较多，工作环境较为复杂，一旦出现故障要尽快发现并及时处理，日常管理中，对设备进行巡检是电厂主要工作。由于厂区内高热、高噪声等环境对巡检人员的身体健康是不利的，而且人工巡检周期较长，比较耗费人工，因此无人巡检系统逐步得以发展。厂区内环境复杂、干扰因素较多，无人巡检和故障诊断都还存在较多的问题难以解决。首先，生产现场存在较强的干扰，导致设备故障特征不易被检测到，例如泄漏水、油、冒烟、蒸汽泄漏等，尤其是早期的泄漏源，由于背景和光线的原因不易被发现。其次，自动巡检系统缺少诊断能力，很难结合检测结果对故障进行诊断决策。

近年来适用于电厂的无人巡检系统与方法有比较多的研究成果。但相关技术成果中，检测环节需要对待检测设备进行一定改装，无法通用于一般性设备，例如对漏水的检测需要通过喷涂在待检测设备上的涂漆遇水变色来实现。或者巡检系统的数据处理的系统架构在信息采集方面未使用相关的信息采集辅助设备，造成检测数据采集不完整、不准确，不足以应付电厂复杂的环境检测。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的人工巡检周期较长、环境干扰强及缺少自诊断能力的问题，提供电厂设备运行故障诊断系统，采用瘦采集前端+后台集中信息处理系统的分布式架构，对故障状态等进行有效分析和诊断。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：提供一套电厂设备运行故障诊断系统，包括有前端采集系统、中继传输系统、后台集中信息处理系统。

前端采集系统包括有巡检平台和固定检测平台，还包括有设于巡检平台和固定检测平台上的工控模块和信息采集模块，信息采集模块与工控模块连接，工控模块能够与中继传输系统进行数据传输；中继传输系统与后台集中信息处理系统连接。

本方案中，巡检平台搭载工控模块和信息采集模块，通过巡检过程对各个区域的设备进行参数采集，固定检测平台搭载工控模块和信息采集模块，对巡检平台不易到达的区域进行数据采集，工控模块将采集的数据传输到中继传输系统，再经过中继传输系统传输到后台集中信息处理系统，对数据进行自动化处理分析并对设备进行故障诊断。在一个实施方式中，信息采集模块包括有采像模块、气体探测模块、测振模块和拾音模块。

优选地，前端采集系统还包括有设于巡检平台和固定检测平台上的信息采集辅助模块，信息采集辅助模块包括有光源模块、降噪模块和云台，光源模块、降噪模块集成在云台上，信息采集辅助模块与工控模块连接。

优选地，采像模块包括有相机和红外热成像仪，光源模块包括有白LED光源、红LED光源、紫外光源。

优选地，巡检平台包括有移动机器人，移动机器人上设有RFID读卡模块，在待检测区域设置RFID标签。

优选地，固定检测平台设有支架。

优选地，中继传输系统设有若干个无线AP和通讯基站，工控模块设有无线通讯子模块，无线AP设于检测区域，无线AP与工控模块的无线通讯子模块无线连接，无线AP与后台集中信息处理系统通过通讯基站连接。

优选地，后台集中信息处理系统包括有分析诊断模块、存储模块、操作台、人机交互模块，人机交互模块与分析诊断模块连接，分析诊断模块用于处理前端采集系统采集的数据，并对设备进行状态诊断，存储模块用于存储分析诊断模块的分析诊断结果。

本实用新型与现有技术相比，具有以下特点：

1、本实用新型根据先验知识进行任务规划，按现场分布特征将整个巡检区域按照区域，工位，点位划分为多个小区域，按照重要性等级设置重点巡视区域，通过路径规划使待检测区域实现全方位覆盖。其次结合每个工位的重要性等级与特征性质设置相应的检测方法。通过区域化—工位化—点位化的任务规划，使巡检任务的实施具有针对性，从而确保重点区域更快、更准确地进行巡查，提高巡检效率；

2、本实用新型结合实际环境监控，精确定位干扰源并设定抗干扰措施，在任务实施过程中根据每个巡检点的实际情况进行有效的现场数据处理，如使用不同光强的白光、红光或紫外光从不同方向进行照射，充分暴露积液类的故障特征、或者烟雾特征等，从而提升巡检系统对环境的可适应性；

3、本实用新型采用多传感融合技术对电厂设备运行故障进行检测，主要针对故障发生的早期状态进行检测和诊断，防止故障进一步扩散。前端采集系统充分利用信息采集辅助设备如白色光源、红色光源、紫外光源等进行水、油、烟、蒸汽，异常热，振动等信息采集，使信息采集设备更加灵敏地捕捉到细微的故障特征，后台集中信息处理系统集中了功能强大的GPU算力系统，可以有效支撑声音，图像等的复杂处理，两者相结合，提供了强大的故障采集，分析和处理能力。

4、本实用新型采用瘦采集前端+后台集中信息处理系统的分布式架构，分布式使得数据可以实现集中存储和处理，利用历史经验数据分析方法，智能分析模块可以对电厂设备状态进行诊断，对设备是否属于故障状态、处于何种级别的故障状态，关联故障状态等进行有效分析，为电厂阶段性的运行管理提供依据；

5、多功能报警：本实用新型实现通过多渠道对多等级设备故障信息进行报警，当巡检系统检测到设备发生故障时会进一步对设备故障进行判断并评估故障等级，系统会根据设备故障信息的等级选择相应的渠道发送报警信息。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中系统结构示意图。

图2是本实用新型实施例2中系统结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1：

如图1所示，本实用新型提供电厂设备运行故障诊断系统，包括有前端采集系统、中继传输系统、后台集中信息处理系统，前端采集系统包括有工控模块和信息采集模块，工控模块设有微型工控计算机和无线通信子模块，微型工控计算机通过无线通信子模块与中继传输系统进行数据传输，中继传输系统与后台集中信息处理系统进行数据传输。

信息采集模块包括有采像模块、气体探测模块、测振模块和拾音模块，气体探测模块用于探测设备工作环境的气体状态，探测有无特定种类气体。

采像模块包括有相机和红外热成像仪，相机为可见光高清相机，相机采集设备及设备工作环境的影像，红外热成像仪采集热成像影像。测振模块用于探测振动，为激光测振仪。拾音模块采集现场声音信息，为高清拾音器。信息采集模块通过各个模块配合，对设备的各种类型参数和数据进行采集。

本实施例中，前端采集系统还包括有设于巡检平台和固定检测平台上的信息采集辅助模块，信息采集辅助模块包括有光源模块、降噪模块和云台，光源模块、降噪模块集成在云台上，信息采集辅助模块与工控模块连接。

光源模块包括有白LED光源、红LED光源、紫外光源，光源模块的使用极大增强了系统对于环境的适应能力，有效地提高故障检测的识别率，为本系统可以实现全自动检测判断提供了重要条件，如果没有光源模块的辅助，在面对光照条件比较差的环境时，前端采集系统所采集的图像质量较差，图像识别的算法无法从质量低下的图像中识别出故障特征，因此光源模块的设置实现全自动无人化故障检测诊断系统运行的重要必备条件。本实施例中，白LED光源、红LED光源为目前检测领域使用的主流光源，也可以使用或增加其他颜色的光源。

云台包括多接口载框、电机、导轨、丝杆、微型运动控制卡组成，多接口载框上有若干个安装位，用于信息采集模块和信息采集辅助模块的各设备的安装，工控模块通过工业数据总线连接并控制微型运动控制卡向电机发出运动命令，通过电机、丝杆、导轨的运动调整云台的位置和姿态，保证信息采集模块和信息采集辅助模块发挥最佳的工作性能。

前端采集系统包括有巡检平台和固定检测平台，巡检平台和固定检测平台均搭载信息采集模块。巡检平台包括有移动机器人，在移动机器人上设有RFID读卡模块，在待检测区域设置对应的RFID标签，移动机器人根据预定路线移动至预定位置时，RFID读卡模块读取RFID标签，对相应区域进行识别。巡检平台通过搭载的信息采集模块对设备进行参数提取，获取设备参数信息，工控模块经参数信息打包成数据包，并将数据包通过工控模块传输到中继传输系统，继而通过中继传输系统传输到后台集中信息处理系统，后台集中信息处理系统对数据包进行分析，对设备进行检测和故障诊断。

移动机器人具有一整套导航、定位、电池组、车体和行走机构，并通过充电桩自动进行充电，工控模块、信息采集模块和信息采集辅助模块都集成在移动机器人上，并由移动机器人上的电池组提供电源。当收到巡检指令后，移动机器人依照任务规划的路线自主行驶至待检测区域，当RFID芯片检测到待检测区域的RFID标签后停止前进，信息采集模块和信息采集辅助模块开始检测，采集完检测数据后启动前往下一个检测工位，重复以上并完成整个区域的检测任务后回到充电桩区域充电；

固定检测平台设于巡检平台不易到达的位置，固定检测平台设有支架，支架上设有接口，工控模块和信息采集模块集成在支架上，信息采集模块采集设备的参数信息，由工控模块经参数信息打包成数据包，并将数据包通过工控模块传输到中继传输系统，继而通过中继传输系统传输到后台集中信息处理系统，后台集中信息处理系统对数据包进行分析，对设备进行检测和故障诊断。

中继传输系统设有若干个无线AP和通讯基站，无线AP设于检测区域，工控模块将数据包通过无线通讯子模块送至中继传输系统的无线AP中，无线AP再通过无线网络传送至通讯基站，通讯基站再通过光纤将数据传至后台集中信息处理系统。

后台集中信息处理系统包括有分析诊断模块、存储模块、人机交互模块，人机交互模块与分析诊断模块连接，分析诊断模块设有计算工作站和操作台，计算工作站包括计算机、操作系统和故障检测与诊断软件，操作台设有键盘和鼠标，存储模块由独立的大容量存储器组成，用于存储分析诊断模块的分析诊断结果。人机交互模块设有LED显示屏和报警指示灯。后台集中信息处理系统接收前端采集系统采集的数据包信息，对数据包信息进行解析，操作系统和故障检测与诊断软件对设备的运行状态进行检测诊断，判断设备故障类型，并通过LED显示屏和报警指示灯对工作人员进行提示。

实施例2：

如图2所示，本实施例与实施例1相似，不同之处在于，本实施例中，巡检平台设有自动巡检模式和手动巡检模式，自动巡检模式的工作模式与实施例1中巡检平台的工作模式相同。

后台集中信息处理系统还设有操作台，操作台设有轨迹球组件和操作杆组件，若运维人员选择人工手动巡检模式，则运维人员可通过轨迹球组件和操作杆组件控制巡检平台进行数据采集，并通过后台集中信息处理系统的显示设备查看检测数据。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.电厂设备运行故障诊断系统，其特征在于，包括有前端采集系统、中继传输系统、后台集中信息处理系统，所述前端采集系统包括有巡检平台和固定检测平台，还包括有设于巡检平台和固定检测平台上的工控模块和信息采集模块，所述信息采集模块与工控模块连接，所述工控模块能够与中继传输系统进行数据传输；所述中继传输系统与后台集中信息处理系统连接。

2.根据权利要求1所述的电厂设备运行故障诊断系统，其特征在于，所述信息采集模块包括有采像模块、气体探测模块、测振模块和拾音模块。

3.根据权利要求2所述的电厂设备运行故障诊断系统，其特征在于，所述前端采集系统还包括有设于巡检平台和固定检测平台上的信息采集辅助模块，所述信息采集辅助模块包括有光源模块、云台，所述光源模块集成在云台上，所述信息采集辅助模块与工控模块连接。

4.根据权利要求3所述的电厂设备运行故障诊断系统，其特征在于，所述采像模块包括有相机和红外热成像仪，所述光源模块包括有白LED光源、红LED光源、紫外光源。

5.根据权利要求3所述的电厂设备运行故障诊断系统，其特征在于，所述巡检平台包括有移动机器人，所述移动机器人上设有RFID读卡模块，在待检测区域设置RFID标签。

6.根据权利要求3所述的电厂设备运行故障诊断系统，其特征在于，所述固定检测平台设有支架。

7.根据权利要求3所述的电厂设备运行故障诊断系统，其特征在于，所述中继传输系统设有若干个无线AP和通讯基站，所述工控模块设有无线通讯子模块，所述无线AP设于检测区域，所述无线AP与工控模块的无线通讯子模块无线连接，所述无线AP与后台集中信息处理系统通过通讯基站连接。

8.根据权利要求3所述的电厂设备运行故障诊断系统，其特征在于，所述后台集中信息处理系统包括有存储模块、分析诊断模块、人机交互模块，所述人机交互模块与分析诊断模块连接，所述分析诊断模块用于处理前端采集系统采集的数据，并对设备进行状态诊断，所述存储模块用于存储分析诊断模块的分析诊断结果。

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