水电机组远程状态监测分析系统的开发与实现
时间：01-21
来源：互联网
点击：
- 测点配置
测点的选取是水电机组状态监测系统的关键问题，测点数量多少及布置的合理性将直接影响信号采集的真实性和整个系统的分析、诊断的可信度。系统在总结水电机组测试、电站运行自动化领域内众多专家现场试验经验的基础上，结合机组本身的设计、运行性能和结构特点，最终选择了具有代表性、能准确捕捉设备状态的监测点。测点名称和采集信号数据如下图所示：
表1 系统测点表
序号 | 测点名 | 信号类型 |
1 | 上导摆度X/Y方向 | 摆度 |
2 | 法兰摆度X/Y方向 | |
3 | 水导摆度X/Y方向 | |
4 | 转速/键相 | 转速/键相 |
5 | 蜗壳进口压力脉动 | 压力脉动 |
6 | 顶盖下压力脉动 | |
7 | 尾水压力脉动 | |
8 | 蜗壳差压 | 流量 |
9 | 水头差压 | 水头 |
10 | 接力器行程 | 开度 |
11 | 轮叶行程 | 轮叶角 |
12 | 上机架X/Y向水平振动 | 振动 |
13 | 上机架Z向垂直振动 | |
14 | 定子基座X/Y向水平振动 | |
15 | 定子基座Z向垂直振动 | |
16 | 下机架X/Y向水平振动 | |
17 | 下机架Z向垂直振动 | |
18 | 顶盖X/Y向水平振动 | |
19 | 顶盖Z向垂直振动 | |
20 | 有功 | 功率 |
硬件率定
状态监测系统的可用性以及给电厂带来的经济价值，既取决于其在电厂的应用程度和使用人员的专业水平，也取决于硬件系统的采集可靠性。试想一下，一套采集信号数据不准确甚至错误的监测系统，根本无法为电厂运行或检修提供分析依据，最终只会在现场荒废或被拆卸掉。但现阶段而言，水电厂每年都有例行的检修任务，因此每次的检修工作，都会对状态监测系统安装的传感器有一定程度的影响，有时甚至会进行相关传感器的拆卸和再安装工作。
因此，我们采用LabVIEW 8.2开发了整个状态监测系统安装阶段的信号调节和硬件率定模块软件，基于LabVIEW良好的人机界面控件，和集成DAQ驱动后简易的数据采集编程，能够让电厂人员，在最短时间内熟悉传感器的率定和信号检测任务，从而大大保证了采集系统的数据可靠性。软件具体界面如下所示：
图3 传感器率定界面
系统功能
水电发电机组状态监测综合分析系统的设计构思，是通过实用而有效的功能定位和开放式的构成体系，分步、分块有计划逐步实现机组全状态监测的蓝图。系统在功能上突出了监测、查询和分析三部分，其中监测部分包括主监视图、振动波形图、振动棒图、轴心轨迹图、效率曲线等，以2～5s的速度即时刷新。功能介绍如下：
主监视图：用形象的图示方法，给出了监测系统中各个传感器实时传回的数据，并且给出机组当前的运行状态和基本参数，如果有报警信息，对应的通道数据会变红报警，并且状态栏显示当前所有的报警信息；
图4 系统主监视图
振动波形图：详细显示当前选定信号的实时波形，区别于静态的曲线图片，这里的波形可以自由放大缩小和数据导出；
振动棒图：将所有的监测信号，用棒条图的形式显示出来，可以更直观的看到各个信号的大小；
轴心轨迹图：根据水轮机组上导摆度、下导摆度、水导摆度的实时数据，计算并显示出实时的轴心轨迹图，如图4所示；
图5 轴心轨迹功能界面
效率曲线图：由于事先不知道机组的k值，所以根据差压传感器测的差压值得到指数流量，再结合实测水头值、发电机功率等数据，得到当前时刻的机组相对效率，并以动态点的形式，显示在效率曲线中。图示如下：
图6 机组效率监测界面
监测系统还具有强大的离线数据分析功能，提供一套完整的分析工具，可以对系统监测到的信息进行深入、全面的分析，从而辅助找到机组潜在问题的实质。它也是发现机组长期运行后的状态变化和查找慢变劣化故障的有力工具，以利于运行人员及时掌握机组最新的运行状态及瞬态过程的特征。
通过提供实时趋势分析和瀑布图分析，可以帮助运行人员及时掌握机组最新的运行状态及瞬态过程的特征，并可对频率、相位、峰峰值等各种参数输出趋势曲线，也可按时间、功率、水头和运行工况等参数进行数据检索后生成趋势曲线。
图7 三维瀑布图界面
监测系统能够提供完善的相关趋势分析功能，可以分析任意两个或多个参数之间的相互关系，其中横轴和纵轴可任意选定，时间段可任意设定，既可以以时间作为坐标轴，也可以选择某一过程参数作为坐标轴。如振动摆度和转速、负荷、水头、励磁电流、励磁电压之间的相互关系，为查找故障原因提供分析手段。
总结
水电机组状态监测综合分析系统以状态监测为基础，将本地和远程监测相结合，通过完善和可靠的状态监测软件，以及强大实用的数据分析工具，为水电厂的设备状态检修提供一个高效、智能化的运行状态评价平台。
随着设备监测手段和技术的提高，从现在的状态监测到以后的状态检修，是一项长期而艰巨的工作，现场数据和信息的积累也需要一个长期的过程，我们需要结合计算机技术和水轮机试验技术，扬长避短的综合各种方法，在充分总结运行维护经验的基础上，继续发展监测系统的功能，最终为推进机组实现状态检修而努力。
PXI LabVIEW 自动化 总线 传感器 嵌入式 USB 电流 电压 相关文章：
- IEEE 1588是什么?(11-26)
- 基于LabVIEW与USB接口的实时数据采集系统(03-13)
- 借助智能DAQ获得高级数据采集技术(04-13)
- 使用NI LabVIEW软件和PXI硬件完成飞机喷流噪声测量(06-10)
- USB数据采集技术(06-10)
- 基于LabVIEW和PXI的测控平台(06-11)