[发明专利]水力机组振动摆度参量的监测和分析方法

说明书

                        技术领域

本发明涉及一种水力机组振动摆度参量的监测和分析方法，特别是以振摆监测仪和工控机系统为基础，构成现场总线网络结构，通过相关被测量的采集与信号的传递及软件系统对所有被测数据的处理、分析和显示，直接面向用户服务的监测分析系统。

                        背景技术

目前用于水力发电机振动摆度监测的大多采用DCS(分散控制系统)系统结构，由模/数转换设备采集现场模拟信号，并输入至上位机进行数据分析，主要问题是：

1、测量速度慢，当测点增加时难以实现实时监测；

2、抗干扰能力差，模拟信号在长距离传输时难以保证信号质量；

3、系统结构灵活性差，可扩展能力非常弱。

4、系统监测和数据分析手段单一，难以实现综合有效的性能评估。

经过检索，有申请号为：97102397，申请名称为：“大型旋转机组在线状态监测与故障诊断系统”的发明专利与本发明所述系统类似，但存在以下几点明显不同：

1、97102397号专利所述系统包括1路键相信号、12路快变量、1路自检信号、24路开关量信号和46路慢变量，与本发明所述系统相比，监测对象不同，所采用的监测方法和数据分析方法也不同。

2、97102397号专利所述系统结构为典型DCS结构，由下位工控机、信号预处理板、键相板、开关量信号采集板和多块数据采集板构成现地信号采集单元，由下位机通过网卡与上位工控机通讯，上位机负责信号信号处理和故障诊断。与本发明所述系统相比，系统结构复杂，运行稳定性差、监测的可靠性以及系统规模的可扩展性不高。

                      技术方案

本发明的目的是针对水力机组振动摆度参量进行监测和分析的需要，由振摆监测仪连接前端传感器和上位工控机，在振摆监测仪内部由神经元芯片构成现场总线结构，以现场总线网络结构代替DCS系统结构，针对DCS系统结构以及其他诸多现场总线的缺点和局限，力图解决下列技术问题：

1、明显提高测量速度，实现大数据量的传输；

2、突破模拟量传输的距离和精度的局限，大幅提高信号传输的抗干扰能力；

3、可方便地实现系统的更新换代，即改善系统结构，增强系统的扩展能力。

4、采用多种监测方法和数据分析方法，从多方面以各种形式直观地反映机组振摆状况。

本发明的水力机组振动摆度参量的监测和分析方法的技术方案是：把水力机组某些部位的振动、摆度剧烈程度由传感器采集模拟电信号，由振摆监测仪收集这些模拟信号并转换为数字信号，实测数据和故障数据全面记录机组运行时的振摆状况以及工作状态的参数、对上述数据进行处理分析的各种有关数据、数表及公式、以及调用程序均存储在工控机的内、外部存储器中，由工控机控制振摆监测仪实现信号的采集和传输，并在工控机上实现数据的处理、分析、存储以及数据调用等功能。

所述的水力机组振动摆度参量的监测和分析方法，其振摆监测仪采用神经元芯片与工控机进行通讯，振摆监测仪内的神经元芯片构成现场总线结构，振摆数据按照现场总线数据传输协议进行传输，并由神经元芯片通过串行接口与工控机进行数据通讯。

所述的水力机组振动摆度参量的监测和分析方法，是由用户通过工控机控制手动或自动地从前端振摆监测仪存储器获取机组振摆的实时数据，采用时域、频域、轴心轨迹等数据分析方法进行实时数据的分析、比较和判断，进行机组故障特征量的提取和机组运行稳定性状况的综合评估。

所述的水力机组振动摆度参量的监测和分析方法，其时域分析是通过绘制振摆时域波形来获取被测机组转动一个周期内振摆的最大幅值与最小幅值之间的差值，即峰峰值，峰峰值表征了在采样周期内被测点振动的最大位移量，反映了当前振动会对机组造成的最大危害。

所述的水力机组振动摆度参量的监测和分析方法，其频域分析是把振摆时域波形经过傅立叶变换后，变换为频域波形，振摆数据的频域波形表征各次谐波分量对振摆幅度的贡献大小，由频域分析可获得振摆综合值以及主频和次主频等故障特征。

所述的水力机组振动摆度参量的监测和分析方法，其系统轴心轨迹数据分析方法是在标准配置中测量上导和水导轴承的X、Y方向的摆度量，并以X、Y方向构成直角坐标系，在其中综合绘制这两个相互垂直方向的摆度量，形成上导和水导轴承偏心运动的运动轨迹，以及整个大轴的整体运动状况。