汽轮机振动在线监测与故障诊断

由天下分享时间：2025/1/3 6:04:44 加入收藏我要投稿点赞

汽轮机振动在线监测与故障诊断

系统介绍

1 概述

系统采用分布式结构，前端采用嵌入式结构，用于数据采集、预处理和临时存储；后端采用PC机＋数据库用于数据存储、监测、分析和诊断，并作为网络服务器供其他计算机通过网络访问。

图1－1为该系统的结构图。

图1－1 系统结构图

其中前端数据采集设备从TSI接入信号，并对信号做预处理，临时存储在设备内部的硬盘或其他存储设备上，然后通过网络将数据发送到网络服务器上；服务器接受数据并将其存储在数据库中，同时服务器将数据库中的信息通过动态网站的形式发布在电厂局域网上，电厂局域网用户可以通过浏览器直接访问网站，查看实时或历史数据，进行分析诊断。

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2 数据采集系统

2.1 数据采集子系统

2.1.1 输入信号

（1）键相信号(脉冲电压信号) （2）涡流传感器输出信号(电压信号)

（3）速度传感器输出信号(电压信号，可采用软件积分) （4）有功和无功信号(直流电压信号)

（5）膨胀、差胀（补偿探头输出的直流电压） 2.1.2 存储的参数

（1）瞬态

日期、时间、转速、振动、间隙电压、膨胀、差胀（2）稳态

日期、时间、转速、振动、间隙电压、膨胀、差胀、有功和无功 2.1.3 硬件采集

（1）采用组合式卡件，每个卡件可以输入6个振动信号，6个缓变量信号

和一个键相信号。

（2）若干个卡件组合成一个采集器，每个采集器可以输入24个振动信号。（3）键相信号的触发可以自由组合。即采集器的所有振动信号可以采用一

个键相信号触发，也可以采用各自卡上的键相信号触发，或者某几个卡件的振动信号采用其中的任何键相信号触发。

2.1.4 数据分析

（1）输入信号是电压信号，进行FFT变换后输出，并得到相位。（2）对于不同的传感器信号，可以选择不积分、一次积分或两次积分。（3）根据不同的传感器设定不同的灵敏度系数。

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2.1.5 数据存储

数据输出存储为一定的数据库的格式。（1）瞬态

从100r/min开始存储数据，转速每变化△rpm存储一组数据，3000r/min以内转速不变的时候（程序判断机组处于暖机阶段），每△t存储一组数据。

软件自动判断起停机过程，每次起停机的数据存储在单独的数据包里。（2）稳态

从定速（一般为3000r/min）开始存储，每△t存储一组数据。（3）报警和危机

无论在瞬态和稳态过程中，当振动超过ALARM-1时，启动超限存储，同时存储波形和频谱。

以第一组警报数据为基准，当振动量超过△c时，存储当前数据，并将其作为新的基准，依次类推，进行存储；

当超过△t时，无论振动变化量有没有超过△c，均按时间顺序存储。当振动超过ALARM-2时，启动危机事件列表存储。

2.2 数据采集子系统简介

数据采集子系统负责采集振动信号、键相信号及缓变量信号等，并对采集的信号进行实时处理、分析及储存。数据采集子系统采用模块化和多CPU主从结构设计，确保对振动信号进行高速、高精度、同时采样。该子系统由开关电源板、主CPU板、智能模拟量信号采集板、人机接口板组成。主CPU板采用高速ARM系列32位RISC微控制器作为CPU，速度高，数据处理能力强，负责子系统的数据集中、分析、处理、储存，人机接口，键相信号调度，与上位机的网络通信等。智能模拟量信号采集板自带CPU，开机后自动从主CPU获取配置信息，根据配置要求采集各振动信号（电涡流传感器、速度传感器）和缓变量信号（位移、偏心、胀差等），对采集到的信号进行初步处理（积分或FFT），将采集和生成的数据上报主CPU；同时智能模拟量信号采集板也实现对键相信号的调理、采集。主CPU板和各智能模拟量信号采集板通过内存进行数据交换，数据交换速度高，吞吐量大，各智能模拟量信号采集板采集和生成的数据可以快速转储到主CPU的内存，确保采集系统的实时性能。

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数据采集子系统的组成原理如图2-1所示。

工作状态 240x128显示器

键盘

智能模拟量采集板智能模拟量采集板智能模拟量采集板智能模拟量采集板键相信号模拟量人机接口板检测维护接口

主CPU板网络接口

键相信号模拟量键相信号模拟量键相信号 4 / 18'.

图2-1 数据采集子系统的组成原理

数据采集子系统与气轮机组在线监测故障诊断主系统集成工作的原理如图2-2所示。

模拟量 .

旋转机械传感器元件转速、键相信号气轮机组在线监测故障诊断主系统振动信号数据采集子系统1 转速、键相信号旋转机械传感器元件振动信号数据采集子系统N

缓变信号图2-2 数据采集子系统的工作原理