[發明專利]一種水輪發電機溫度場可視化監控系統及其構建方法

有效

• 申請號: 202110077419.7
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112855410B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 李飛霏;曾云;錢晶;陳家煥;吳夢圓;郭志成;何超;王偉;于磊
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: F03B11/00
• 分類號: F03B11/00
• 代理公司: 昆明明潤知識產權代理事務所(普通合伙) 53215
• 代理人: 張云

本發明涉及一種水輪發電機溫度場可視化監控系統及其構建方法，屬于測量技術領域。該水輪發電機溫度場可視化監控系統，包括溫度傳感器、數據采集存儲器和電廠計算機監控系統；溫度傳感器安裝在水輪發電機定子、轉子、軸承及其空冷機上，溫度傳感器上的數據通過數據采集存儲器連接電廠計算機監控系統；電廠計算機監控系統由離散數據清洗模塊、故障點分析模塊、離散數據可視化處理模塊和可視化終端界面組成。本系統利用實測數據重構水輪發電機實時溫度場，可實現對機組任意視覺的溫度監控，在實現發電機狀態監測的同時，可進一步用于故障診斷和預警系統。

技術領域

本發明涉及一種水輪發電機溫度場可視化監控系統及其構建方法，屬于測量技術領域。

背景技術

水輪發電機是水電站的核心設備，承擔著我國發電約18%的發電量，其發電機溫度是衡量機組運行狀況的重要指標。現有的水輪發電機具有的溫度監測系統僅提供簡單的數字顯示界面和報警功能，無法實現對發電機內整個溫度場任意視覺的溫度監控，現場操作人員很難直觀地判斷發電機的運行狀況，且很少對運行過程中的產生的故障數據進行存儲和事后分析。

水輪發電機是一種旋轉設備，其中主軸帶著轉子旋轉，因此，轉子的溫度傳感器引線難以引出。公告號為CN207528368U，名為“水輪發電機轉子無線測溫系統”的實用新型專利，公開了一種水輪發電機轉子智能無線測溫系統，其目的在于對轉子的溫度變化進行有效的全天候實時監測、調控，保障機組的運行安全。申請號CN 110081993 B,名為“一種空間溫度可視化監測系統及其構建方法”的發明專利，公開了一種空間溫度可視化監測系統，在實現高精度實時遠程監測的同時，還將實現離散數據的可視化，三維動態監測被測環境溫度變化的功能。然而，目前還沒有完整有效的水輪發電機溫度場可視化監控系統。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種水輪發電機溫度場可視化監控系統及其構建方法。本發明通過以下技術方案實現。

一種水輪發電機溫度場可視化監控系統，包括溫度傳感器、數據采集存儲器和電廠計算機監控系統；

所述溫度傳感器安裝在水輪發電機定子、轉子、軸承及其空冷機上，溫度傳感器上的數據通過數據采集存儲器連接電廠計算機監控系統；

電廠計算機監控系統由離散數據清洗模塊、故障點分析模塊、離散數據可視化處理模塊和可視化終端界面組成；

所述離散數據清洗模塊用于去除超過儀表本身限制或故障引起的臟數據，并用算法填補缺失數據；

所述故障點分析模塊用于存入機組運行中發生的各種故障數據，可作為今后檢修的依據，分析其故障原因，進一步提高發電機運行效率；

所述離散數據可視化處理模塊根據離散數據清洗模塊清理出來的已知的溫度數據對未知區域的溫度數據進行合理推求；

所述可視化終端界面用于對水輪發電機上進行合理推求的溫度場任意視覺的溫度監控。

一種水輪發電機溫度場可視化監控系統的構建方法，其步驟包括：

步驟1、根據實際發電機數據進行三維建模，通過溫度仿真軟件、工程實際運行狀況及文獻總結獲取水輪發電機溫度場熱源分布特征；

步驟2、根據步驟1得到的水輪發電機溫度場熱源分布特征，合理布置溫度傳感器，每一個溫度傳感器作為一個溫度采集終端節點，并在三維模型中將節點編號與三維坐標對應；

步驟3、將步驟2的每一個溫度傳感器上的溫度數據傳輸到數據采集存儲器，并傳遞給電廠計算機監控系統；

步驟4、電廠計算機監控系統對步驟3中的溫度數據進行清洗、故障點分析和可視化處理，最終可看到實時變化的全方位立體的發電機溫度場。

所述步驟4中電廠計算機監控系統對步驟3中的溫度數據進行清洗、故障點分析和可視化處理，具體過程為：