[發(fā)明專利]可組網便攜式汽輪機組振動數據采集與故障分析系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2010-09-25
• 公開（公告）號: CN101956578A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 魏義敏;程健;梁文軍;于保華;楊世錫
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F01D19/00
• 分類號: F01D19/00;G01H11/06;G08C17/02;G08C19/00
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于汽輪機組現場局部測點振動數據采集與故障分析系統(tǒng)，屬于汽輪機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷領域。

背景技術

火力發(fā)電占我國總發(fā)電量的大部分，而承擔火力發(fā)電的汽輪機主要是超臨界、超超臨界汽輪機組。汽輪機組的運行情況，將直接關系到人們正常的生產生活。以一臺600MW汽輪機為例，一旦發(fā)生故障而停機，可能會影響到60萬居民的照明用電。因此，對汽輪機的運行情況進行實時監(jiān)測，對其出現的故障進行分析診斷，對于保證汽輪機良好運行，降低企業(yè)成本，保證人們正常的日常生活，有著非常重大的意義。

超臨界、超超臨界大型汽輪發(fā)電機組是我國中長期科技發(fā)展規(guī)劃中的能源領域的重點研究課題。超臨界、超超臨界汽輪機組，在運行時通常發(fā)生的故障包括：轉子不對中、斷裂、磨碰、油膜渦動、過熱、過壓等等，因此需要對汽輪機的轉速、軸振、瓦振、脹差、偏心、溫度、壓力等等參數進行監(jiān)測。這些參數按照變化快慢可以分為快變信號、慢變信號以及開關量信號。對這些參數進行監(jiān)測，然后進行分析診斷，可以及早發(fā)現汽輪機存在的故障，然后作出處理，以避免出現重大損失。

在汽輪機組調試現場局部測點采集振動數據時，提供一種能方便現場調試人員使用的便攜式汽輪機組振動數據采集與故障分析系統(tǒng)顯得很有必要。而現有的汽輪機組振動數據采集與故障分析系統(tǒng)大致可分為兩類：一類是與工業(yè)控制計算機(IPC)配合使用的汽輪機組振動數據采集與故障分析系統(tǒng)，IPC是一種基于串行總線的多模塊組成的工業(yè)控制計算機系統(tǒng)，由于采用串行總線，存在體積不夠緊湊小巧的不足，而且，大多是獨立的單個系統(tǒng)，不便于與其他系統(tǒng)組網以動態(tài)分配任務，因此處理效率欠佳，使用靈活性不夠。另一類是基于嵌入式系統(tǒng)的汽輪機組振動數據采集與故障分析系統(tǒng)，這類系統(tǒng)具有結構緊湊功耗低的特點，但是系統(tǒng)處理能力較弱，單臺設備只能處理預先設定好的單一的任務。

發(fā)明內容

為了解決現有的汽輪機組振動數據采集與故障分析系統(tǒng)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種結構緊湊小巧、方便攜帶、能夠與其他系統(tǒng)組網以動態(tài)分配任務、處理效率高、使用靈活性好的汽輪機組振動數據采集與故障分析系統(tǒng)。

可組網便攜式汽輪機組振動數據采集與故障分析系統(tǒng)，包括ARM主控模塊、電源模塊、故障診斷模塊、對傳感器傳遞的快變及鍵相信號進行預處理的信號調理模塊，所述信號調理模塊的輸出端連接可對多路同步快變信號進行鍵相采集的同步快變信號采集模塊，所述同步快變信號采集模塊的輸出端與ARM主控模塊通過總線通訊連接，ARM主控模塊內設有對同步快變信號采集模塊的傳遞數據進行存儲、通訊、分析、診斷以及人機交互的系統(tǒng)設置及狀態(tài)監(jiān)測分析程序，以及通過有線通訊或/和無線通訊方式將多臺系統(tǒng)組網以動態(tài)分配采集和診斷任務的分布式組網程序；所述故障診斷模塊接收ARM主控模塊通過總線傳遞的數據并診斷，診斷結果通過總線反饋給ARM主控模塊；所述電源模塊通過總線為信號調理模塊、同步快變信號采集模塊以及ARM主控模塊提供電源；所述總線為PC/104并行總線。

進一步，所述ARM主控模塊包括中央處理子模塊、用于安裝操作系統(tǒng)和存儲數據的存儲子模塊、用于以有線通訊或/和無線通訊方式接入局域網或Internet網的通訊子模塊、以及人機交互子模塊；所述中央處理子模塊通過總線接收、處理和分析數據，并對通訊子模塊、存儲子模塊、人機交互子模塊進行協(xié)調控制。所述有線通訊包括工業(yè)以太網通訊，無線通訊包括GPRS無線通訊和3G無線通訊。所述存儲子模塊包括外擴的用于安裝操作系統(tǒng)的SDRAM和FLASH、以及用于存儲數據的HDD硬盤。

更進一步，所述ARM主控模塊、電源模塊、故障診斷模塊、信號調理模塊、同步快變信號采集模塊均有獨立的處理器。

所述同步快變信號采集模塊內設FPGA(Field-Programmable?GateArray)采樣控制程序，所述FPGA采樣控制程序與ARM主控模塊之間通過支持查詢及中斷的DMA方式傳遞數據。

所述故障診斷模塊(3)包括可選擇使用的小波診斷模塊、EMD(EmpiricalMode?Decomposition，經驗模態(tài)分解)診斷模塊、以及ICA(independentcomponent?analysis，獨立分量分析)診斷模塊。

優(yōu)選的，所述電源模塊包括主電源模塊、冗余電源模塊，以及控制轉換開關在主電源模塊與冗余電源模塊之間切換的電源控制模塊。