[發明專利]一種水輪發電機組振動無線監測裝置

在審

• 申請號: 202011397108.0
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112556832A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 王繼選;胡潤志;管一;張少凱;謝斌;冉維曌;王利英
• 申請（專利權）人: 河北工程大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G08C17/02;F03B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種水輪發電機組振動無線監測裝置，包括信號采集系統，信號接收系統和信號傳輸系統。信號采集系統由電阻應變式傳感器、信號調理電路組成；所述信號接收系統由DSP芯片、電源模塊、時鐘模塊、USB存儲模塊組成；所述信號傳輸系統由傳輸模塊與上位機組成。本發明設計了振動信號轉換電路來實現對水輪發電機組振動信號的采集；設計了電壓轉換電路來實現電源模塊輸出三種電壓；設計了無線傳輸接口來實現DSP芯片與上位機之間的數據傳輸功能。本發明可對水輪發電機組進行實時在線同步監測，無需敷設通信電纜，安裝測點時不受空間影響。系統安裝調試方便，試驗人員可在控制室內進行試驗，試驗更安全，可適用于大中小型發電廠水輪發電機組的監測。

技術領域

本發明屬于監測技術領域，涉及一種水輪發電機組的監測裝置，具體為一種水輪發電機組振動無線監測裝置。

背景技術

隨著水電工程建設的高速發展，機組容量和尺寸在逐步增大，比轉速也相應提高，機組運行的自動化程度越來越高。無人值班、少人值守、遠程控制的水電廠日益增多使得機組運行穩定性的研究得到各國的廣泛關注。由于機組的長期振動而導致機組部件的材料疲勞甚至遭到破壞，嚴重影響機組的安全運行和發電效益。國內外對水電機組振動的研究表明：許多機組振動的振源來自水輪機。因此在國內的水電行業中投入了大量的人力和物力進行水輪機的振動研究。

現有的水輪發電機組振動監測裝置，大部分均通過有線采集系統實現對水輪發電機組狀態的監測。但存在以下不足：1，一般振動傳感器活動部件易損壞，低頻響應不好。在10Hz以下，將產生較大的振幅和相位誤差。電渦流傳感器需外加電源，安裝比較麻煩，要求十分嚴格，而且必須配前置器。當測量振動物體材料不同時，影響傳感器線性范圍和靈敏度，需要重新標定。2，一般信號采集系統電源模塊只能輸出一種電壓，不能滿足電路中多種電壓需求；沒有信號存儲裝置，當信號接收系統與信號傳輸系統發生通信中斷時，接收的振動信號會丟失。3，水力發電機組平臺的垂直高度較高，試驗人員在使用、布置測量線時，十分不便；大量的測量線重量大、體積大，攜帶不方便；試驗人員在運輸測量儀器設備時，不但費時費力，而且成本高。4，對于機組大修，安裝評估等臨時應用場合，系統組建困難，安裝與拆卸工作量大，使用極為不便；對于擁有多臺發電機組的大中小型水力發電廠，一般只需在機組安裝、大修后以及檢修時段對機組進行振動檢測，無需每臺機組配置一套永久性監測系統。

發明內容

為了避免振動傳感器和電渦流傳感器測量時帶來的誤差；防止接收到的振動信號丟失；克服試驗人員使用、布置測量線時不便；大量的測量線重量大、體積大，攜帶不方便；運輸測量儀器設備時，不但費時費力，而且成本高；系統組建困難，安裝與拆卸工作量大等困難。本發明提供一種水輪發電機組振動無線監測裝置，使用電阻應變式傳感器測量水輪發電機組的振動信號；使用USB存儲模塊保存接收到的振動信號；使用無線傳輸接口進行數據傳輸，不需敷設電纜。用于臨時場合或在線監測，使用方便，且適用于有多臺發電機組的大中小型水力發電廠。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種水輪發電機組振動無線監測裝置，包括信號采集系統，信號接收系統和信號傳輸系統。所述信號采集系統由電阻應變式傳感器、信號調理電路組成；所述信號接收系統由DSP芯片、電源模塊、時鐘模塊、USB存儲模塊組成；所述信號傳輸系統由傳輸模塊與上位機組成。本發明設計了振動信號轉換電路，通過多組電阻應變式傳感器將振動信號轉換成電阻信號，由信號調理電路將電阻信號轉換成電壓信號，傳輸給DSP芯片。采集到的數據經過處理后和時間一同被儲存在USB存儲模塊內部，以便在通信中斷的情況下還可以保存采集到的振動信號。如果DSP芯片與上位機通信正常，那么DSP芯片就把采集到的原始數據直接上送至上位機。

進一步地，所述的電阻應變式傳感器是利用電阻應變片將振動信號轉換為電阻信號，實現電測非電量的傳感器。

進一步地，所述的電阻應變式傳感器通過粘貼在水輪發電機組上進行測量，測點有上、下機架振動測點，頂蓋振動測點，主軸振動測點，定子外殼振動測點。水輪機運行時若發生振動，安裝在測點的電阻應變片會發生阻值的變化。