CN219347958U - 一种瓦斯发电机振动监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种瓦斯发电机振动监测装置，包括至少两个振动传感器、滤波模块、数据采集及处理模块、模拟开关模块和控制器，所有振动传感器分别设置在发电机的数个部件上以采集各部件的振动信号；滤波模块用于滤去振动传感器输送的振动信号中的噪音信号及干扰频段信号；数据采集及处理模块用于接收并处理振动传感器所传输的振动信号，数据采集及处理模块能够将振动信号转换为电信号；模拟开关模块电性连接于数据采集及处理模块，用于轮流控制选通各路振动传感器的信号传递；控制器电性连接于模拟开关模块，控制器通过通信模块与终端连接。本一种瓦斯发电机振动监测装置能够准确地测量发电机的振动情况，监测方便。

Description

一种瓦斯发电机振动监测装置

技术领域

本实用新型涉及发电机技术领域，尤其是一种瓦斯发电机振动监测装置。

背景技术

瓦斯发电机组是通过利用天然气或者液化石油气中的瓦斯来产生电力的设备。瓦斯发电机组主要包括发动机、发电机、气体压缩机、冷却器、消声器、控制系统等部分。瓦斯发电原理简单地来说就是通过发动机将瓦斯转化为动力，再通过发电机将动力转化为电力。

而发电机是整个发电机组的重要部件，在长久的运行过程中，由于轴承磨损或者发动机传动过程中所传递的作用力发生改变，这些原因均会导致发电机发生振动。发电机因为振动过大会导致轴承座损坏、转子磨损、冷却系统损坏等一系列的故障，一旦发生上述故障，将导致机组停机，造成较大损失；且机组进行维护和维修的难度、成本高。为此，在日常生产过程中需要对发电机进行振动检测，目前发电机振动检测一般包括离线和在线两种方式。离线即通过人工携带检测仪器在发电机旁对设备状态进行检测；而在线即在发电机内安装相应的监测装置连续实时获取重要的设备状态参数。离线方式主要为工作人员需要通过手持仪表人工巡查完成发电机底座振动检测,通过人工抄表记录判断是否存在故障状态，在实际生产过程中，经常存在人工巡查强度大、可靠度低、手持仪表检测不准确，故障分析不及的问题存在，由此导致发电机组在遇到故障未能及时发现的问题，不利于发电机组的使用，而且整个检测过程相对麻烦，检测效率低，无法进行实时的监测。

而在线监测，不受环境条件等限制，是目前发电设备进行状态监测的最合适方式。例如公开号为CN203148641的专利公开了一种汽轮发电机组振动检测系统，在该专利中，DSP控制频谱检测模块通过压电陶瓷传感器对汽轮发电机组的声音进行监测，当汽轮发电机组的声音有导常时，声源定位模块通过温度传感器和压电陶瓷传感器阵列确定过松的汽轮发电机组的振动位置。虽然该技术方案能够快速确定汽轮发电机组的振动位置，但是温度传感器和压电陶瓷传感器的工作环境为高磁场环境，为此这些传感器所采集的数据在传输过程中存在一定的干扰噪声，整个电路中杂波信号相对较多，使得测量数据失真，影响整个振动检测系统的测量准确性。

实用新型内容

为了解决上述问题之一，本实用新型提出了一种瓦斯发电机振动监测装置，本一种瓦斯发电机振动监测装置能够准确地测量发电机的振动情况，监测方便。

本实用新型通过以下技术方案实现的：

本实用新型提出了一种瓦斯发电机振动监测装置，包括

至少两个振动传感器，分别设置在发电机的数个部件上以采集各所述部件的振动信号；

滤波模块，用于滤去所述振动传感器输送的振动信号中的噪音信号及干扰频段信号；

数据采集及处理模块，用于接收并处理所述振动传感器所传输的振动信号，所述数据采集及处理模块能够将振动信号转换为电信号；

模拟开关模块，其电性连接于所述数据采集及处理模块，用于轮流控制选通各路所述振动传感器的信号传递；及

控制器，其电性连接于所述模拟开关模块，所述控制器通过通信模块与终端连接。

进一步的，所述数据采集及处理模块包括A/D转换器以及信息处理器；所述A/D转换器与所述振动传感器连接，用于将所述振动信号经模/数转换成数字信号后送入所述信息处理器，所述信息处理器与所述模拟开关模块电连接。

进一步的，所述数据采集及处理模块还包括信号放大模块，所述信号放大模块与滤波模块电性连接，所述信号放大模块与A/D转换器连接。

进一步的，所述数据采集及处理模块还包括数据分析器，所述信息处理器能够根据预设的加权值和加权公式对所述A/D转换器输送后的电信号进行处理，以获取发电机的振动状态数据，所述数据分析器将所述发电机的振动状态数据与预设的故障值进行比较，若比较后得到所述振动状态数据不小于所述故障值，则向所述控制器发送所述故障信号。

进一步的，所述数据分析器包括比较单元和发送单元，所述比较单元用于将所述发电机的振动状态数据与所述故障值进行比较，以获得所述发电机的振动状态数据是否超过所述故障值的比较结果；所述发送单元用于若所以比较结果中存在所述发电机的振动状态数据超过所述故障值的比较结果，则向所述控制器发送所述故障信号。

进一步的，所述滤波模块包括依次连接的低通滤波器和带通滤波器，所述低通滤波器与所有所述振动传感器电性连接，所述带通滤波器与所述数据采集及处理模块电性连接；所述低通滤波器用于滤去所述振动信号中的低频噪音信号：所述带通滤波器用于滤去所述振动信号中的干扰频段信号。

进一步的，所述模拟开关模块采用芯片型号为CD4051。

进一步的，还包括存储模块，所述存储模块与所述数据采集及处理模块连接，用于存储所述数据采集及处理模块得到的初始采样数字信号。

进一步的，所述通信模块为无线通讯模块。

进一步的，所述控制器采用型号为SIMATICS7-1200。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的一种瓦斯发电机振动监测装置利用多个振动传感器分别置于发电机的所需采集部位上，可以根据需求进行设定，使用相对灵活；利用滤波模块滤去振动传感器输送的振动信号中的噪音信号及干扰频段信号；可以有效地提高数据的准确性，保证测量的精度；利用数据采集及处理模块处理上述的振动信号并且进行转化电信号，便于控制处理上述的信号数据；模拟开关模块能够轮流控制选通各路所述振动传感器的信号传递，避免数据出现干扰，同时也降低了控制器处理数据的难度。本检测装置避免了传统依靠人工抄表记录判断故障，节省了人工巡检的成本，同时有效的解决了传统人工检测可靠度低、手持仪表检测数据不准的问题，以实现该瓦斯发电机组出现异常振动的自动化监控。

附图说明

图1为本实用新型实施例的模块图；

图2为本实用新型另一实施例的模块图；

图3为本实用新型改进实施例的模块图。

具体实施方式

为了更加清楚、完整的说明本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参考图1至图3，本实用新型提出了一种瓦斯发电机20振动监测装置，包括至少两个振动传感器10、滤波模块30、数据采集及处理模块40、模拟开关模块50和控制器60，至少两个振动传感器10分别设置在发电机20的数个部件上以采集各所述部件的振动信号；滤波模块30用于滤去所述振动传感器10输送的振动信号中的噪音信号及干扰频段信号；数据采集及处理模块40用于接收并处理所述振动传感器10所传输的振动信号，所述数据采集及处理模块40能够将振动信号转换为电信号；模拟开关模块50电性连接于所述数据采集及处理模块40，用于轮流控制选通各路所述振动传感器10的信号传递；控制器60电性连接于所述模拟开关模块50，所述控制器60通过通信模块61与终端70连接。

其中，振动传感器10在本申请中至少存在两个安装在发电机的转子主轴附近，两个振动传感器10均垂直于转子主轴的轴线且位于同一个平面上，其中一个用于测量横向振动值，另一个用于测量纵向的振动值。实际上，振动传感器10还可以设置有多个，分别设置在不同的发电机外壳、轴承座、底座等部位上，这样即可实时得到不同部位的振动数据，便于监控。此外，控制器60采用型号为SIMATICS7-1200；所述模拟开关模块50采用芯片型号为CD4051，所述通信模块61为无线通讯模块，例如WiFi通讯模块、蓝牙通讯模块或ZigBee通信模块等。

本瓦斯发电机20振动监测装置利用多个振动传感器10分别置于发电机20的所需采集部位上，可以根据需求进行设定，使用相对灵活；利用滤波模块30滤去振动传感器10输送的振动信号中的噪音信号及干扰频段信号；可以有效地提高数据的准确性，保证测量的精度；利用数据采集及处理模块40处理上述的振动信号并且进行转化电信号，便于控制处理上述的信号数据；模拟开关模块50能够轮流控制选通各路所述振动传感器10的信号传递，避免数据出现干扰，同时也降低了控制器60处理数据的难度。本检测装置避免了传统依靠人工抄表记录判断故障，节省了人工巡检的成本，同时有效的解决了传统人工检测可靠度低、手持仪表检测数据不准的问题，以实现该瓦斯发电机20组出现异常振动的自动化监控。

进一步的，由于发电机20上不同部位的振动情况不同，为此不同的振动传感器10所采集的到振动状态数据也不同，同时不同的振动状态数据中均会夹杂有噪音和干扰信号，其中噪音一般为低频噪音；因此为了除去上述的噪音和干扰信号，避免振动状态数据在传输过程失真，在一个实施例中，所述滤波模块30包括依次连接的低通滤波器31和带通滤波器32，所述低通滤波器31与所有所述振动传感器10电性连接，所述带通滤波器32与所述数据采集及处理模块40电性连接；所述低通滤波器31用于滤去所述振动信号中的低频噪音信号：所述带通滤波器32用于滤去所述振动信号中的干扰频段信号。当然在一个实施例中，滤波模块30还包括高通滤波器，用于滤去电信号中的高频干扰信号。

进一步参见图2，为了便于处理以及控制器60识别振动传感器10所采集的振动信号，本申请在一个实施例中，所述数据采集及处理模块40包括A/D转换器41以及信息处理器42；所述A/D转换器41与所述振动传感器10连接，用于将所述振动信号经模/数转换成数字信号后送入所述信息处理器42，所述信息处理器42与所述模拟开关模块50电连接。其中，信息处理器42的作用可以为对数据信息进行调理处理，或者在一些实施例中，实际上可以看做一个比较器，其用于将上述的数字信号与预设阈值进行比较，并做出判断。

进一步的，在上述实施例中，由于振动传感器10的输出是相当小的电压、电流或变化，为了使得信息处理器42更准确地处理振动数据，所述数据采集及处理模块40还包括信号放大模块43，所述信号放大模块43与滤波模块30电性连接，所述信号放大模块43与A/D转换器41连接。通过信号放大模块43可以有效地将振动传感器10所输出的模拟信号进行放大，避免信号失真，提高模拟信号的准确性。其中，信息处理器42处理振动状态数据的方法可以采用为模糊化方法或BP神经网络学习方法；本申请在此不祥诉其处理过程，其均是常规的处理方法。

进一步参见图3，为了更好地判断信息处理器42所处理后的振动状态数据，在一个改进实施例中，所述数据采集及处理模块40还包括数据分析器44，所述信息处理器42能够根据预设的加权值和加权公式对所述A/D转换器41输送后的电信号进行处理，以获取发电机20的振动状态数据，所述数据分析器44将所述发电机20的振动状态数据与预设的故障值进行比较，若比较后得到所述振动状态数据不小于所述故障值，则向所述控制器60发送所述故障信号。其中，加权值的系数根据不同测量位置的振动传感器10进行选用对应的权重系数，而加权公式可以采用求测量时间内所有加权值的算术平均数的公式；当然上述的加权公式只是一种简单实施例，在一些复杂的实施例中，加权公式可以是多个振动传感器10所测量的振动状态数据的加权求算术平均数的公式。针对于加权公式，本申请优先测量单一振动传感器10在测量时间内所测量的振动状态数据的算术平均数的公式，这样便于降低不同信号之间的相互干扰，提高数据的准确性。

更具体的是，所述数据分析器44包括比较单元441和发送单元442，所述比较单元441用于将所述发电机20的振动状态数据与所述故障值进行比较，以获得所述发电机20的振动状态数据是否超过所述故障值的比较结果；所述发送单元442用于若所以比较结果中存在所述发电机20的振动状态数据超过所述故障值的比较结果，则向所述控制器60发送所述故障信号。需要说明的是，控制器60通过无线通讯模块向终端输送信号，可以向上位机或移动终端。当然在一些实施例中，终端也可以是发电机组控制台，这样可以在发电机出现异常震动时，控制内燃机和发电机20紧急停止工作，避免发电机20在出现异常振动还在工作而加大该设备的损害。

进一步的，在一个实施例中，本检测装置还包括存储模块，所述存储模块与所述数据采集及处理模块40连接，用于存储所述数据采集及处理模块40得到的初始采样数字信号，便于工作人员进行调档分析。其中，存储模块与信息处理器42电连接。

在一些实施例中，控制器60连接有控制面板，控制面板可选用型号为SIMATIC的6AV2123系列触摸屏。选用该型号的控制面板，适合垂直安装,并且该控制面板可以调节亮度。可用性得到改进的创新型用户界面采用新的控件和图形,新的USB接口可以连接键盘、鼠标或条码扫描器，并可用于在U盘上简便归档数据；便于工作人员现场监控。

当然，本实用新型还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (9)

1.一种瓦斯发电机振动监测装置，其特征在于，包括

至少两个振动传感器，分别设置在发电机的数个部件上以采集各所述部件的振动信号；

滤波模块，用于滤去所述振动传感器输送的振动信号中的噪音信号及干扰频段信号；

数据采集及处理模块，用于接收并处理所述振动传感器所传输的振动信号，所述数据采集及处理模块能够将振动信号转换为电信号；

模拟开关模块，其电性连接于所述数据采集及处理模块，用于轮流控制选通各路所述振动传感器的信号传递；及

控制器，其电性连接于所述模拟开关模块，所述控制器通过通信模块将模拟开关模块所输送的电信号反馈给终端，同时根据模拟开关模块所输送的电信号控制发电机启停。

2.根据权利要求1所述的一种瓦斯发电机振动监测装置，其特征在于：所述数据采集及处理模块包括A/D转换器以及信息处理器；所述A/D转换器与所述振动传感器连接，用于将所述振动信号经模/数转换成数字信号后送入所述信息处理器，所述信息处理器与所述模拟开关模块电连接。

3.根据权利要求2所述的一种瓦斯发电机振动监测装置，其特征在于：所述数据采集及处理模块还包括信号放大模块，所述信号放大模块与滤波模块电性连接，所述信号放大模块与A/D转换器连接。

4.根据权利要求2所述的一种瓦斯发电机振动监测装置，其特征在于：所述数据采集及处理模块还包括数据分析器，所述信息处理器能够根据预设的加权值和加权公式对所述A/D转换器输送后的电信号进行处理，以获取发电机的振动状态数据，所述数据分析器将所述发电机的振动状态数据与预设的故障值进行比较，若比较后得到所述振动状态数据不小于所述故障值，则向所述控制器发送所述故障信号。

5.根据权利要求4所述的一种瓦斯发电机振动监测装置，其特征在于：所述数据分析器包括比较单元和发送单元，所述比较单元用于将所述发电机的振动状态数据与所述故障值进行比较，以获得所述发电机的振动状态数据是否超过所述故障值的比较结果；所述发送单元用于若所以比较结果中存在所述发电机的振动状态数据超过所述故障值的比较结果，则向所述控制器发送所述故障信号。

6.根据权利要求1所述的一种瓦斯发电机振动监测装置，其特征在于：所述滤波模块包括依次连接的低通滤波器和带通滤波器，所述低通滤波器与所有所述振动传感器电性连接，所述带通滤波器与所述数据采集及处理模块电性连接；所述低通滤波器用于滤去所述振动信号中的低频噪音信号：所述带通滤波器用于滤去所述振动信号中的干扰频段信号。

7.根据权利要求1所述的一种瓦斯发电机振动监测装置，其特征在于：所述模拟开关模块采用芯片型号为CD4051。

8.根据权利要求1所述的一种瓦斯发电机振动监测装置，其特征在于：所述通信模块为无线通讯模块。

9.根据权利要求1所述的一种瓦斯发电机振动监测装置，其特征在于：所述控制器采用型号为SIMATICS7-1200。

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