專利名稱：水輪發電機組監測及專家模糊診斷裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水輪發電機組工況監測和診斷裝置，尤其是水輪發電機組監測及專家模糊診斷裝置。
背景技術：
我國擁有豐富的水力資源，水電站遍布全國。對水輪發電機組工況進行監測，并對監測結構進行分析診斷是實現水電站的自動化的主要手段。目前國內實現水電站的自動化主要是基于D0S系統下的，由于受到640K常規內存的限制，當前診斷技術主要立足于針對設備的某一個薄弱環節或比較隱藏的異常狀態進行監測和診斷，所診斷的故障比較單一。而且采用二級分布式系統，即前端現場部分由單片機來實現，診斷由PC機來實現，單片機再通過RS232或者是RS485通信方式與PC機實現對整個系統的監控，無法實現實時故障診斷。另外開發人員為了充分利用系統的所有內存，不得不利用一定的規范直接介入內存管理，這樣既不安全也不方便，同時它基于字符的操作使得編寫優美的圖形界面需要巨大的工作量。同時，DOS也早已停止向更高版本發展，制約了其智能化的進一步發展。
發明內容
為了克服上述不足，本實用新型提供一種基于windows的水輪發電機組監測及專家模糊診斷裝置。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是在水輪發電機組的上機架2、下機架3、頂蓋5上分別安裝有一對振動傳感器8，在主軸10的上導1、水導4、法蘭6上分別安裝有一對電渦流位移傳感器9。振動傳感器8和電渦流位移傳感器9經抗干擾電路和信號調理電路與采集硬件相連，采集硬件與計算機接口相連。
本實用新型的有益效果是，本裝置是集監測和實時故障診斷為一體的系統，它是以水電機組計算機監測系統和一些特殊傳感器以及信號測量裝置為硬件及基礎，并在此基礎上增加水輪發電機組實時專家模糊故障診斷而構成的。本實用新型能夠代替該領域的專家，并能完整地記錄下推理、判斷、提高了診斷的可信度。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1為本實用新型監測點布置示意圖；圖2為本實用新型振動監測系統的硬件結構圖；圖3為本實用新型診斷過程框圖；圖4為本實用新型的功能模塊圖。
圖中1.上導，2.上機架，3.下機架，4.水導，5.頂蓋，6.法蘭，7.轉輪，8.振動傳感器，9.電渦流位移傳感器，10.主軸。
具體實施方式
本系統故障診斷過程如圖3所示，硬件結構如圖2所示。首先由傳感器采集水輪發電機組狀態信號。通過研究表明水輪發電機組的絕大部分故障信息都反映在機組的主軸的振動狀態信息中，同時在機組的上、下機架、頂蓋也有表現。因此在本系統中主要監測水輪發電機組的三個固定點的振動狀態，即是水輪發電機組上機架2的水平、垂直振動，下機架3的水平、垂直振動，頂蓋5的水平、垂直振動以及主軸的振動狀態，主軸10主要檢測其在上導1、水導4、法蘭6三個點的X向與Y向擺度。監測三個固定點選用清華大學清儀公司研制的DP型低頻振動傳感器8，監測主軸的擺度選用廣州精信儀表有限公司研制的JX20系列的電渦流位移傳感器9。監測點的位置如圖1所示。
由于本系統的振動信號中可能會包含損害計算機的高壓，出于安全方面的考慮，必須在計算機和傳感器之間進行隔離，同時，隔離的另外一個目的是避免本系統受到地電位或者共模電壓差異的影響，而且對毫伏級的輸入信號還可提高噪聲抑制能力，由于生產現場的信號包含許多噪聲，在信號送入PC機分析前加入了一個低通濾波器以消除噪聲，又由于振動信號變化速度快，還加入了一個抗混濾波器。本系統放置在強電磁干擾環境中，還必須有抗干擾電路，本系統在臺灣研華科技生產的端子板PCKD-881B的基礎上設計了各種抗干擾電路。
機組的狀態信號必須通過傳感器有數據采集卡采集后才能輸入PC機分析處理，本系統選用臺灣研華科技生產的PCI-1713經濟型數據采集卡，該數據采集卡最高采樣速率為100KHz，精度12bit，32路單端模擬輸入或16路差動輸入或者是兩種方式的混合形式，卡上具有4K的FIFO，當FIFO半滿的時候，可以產生一個中斷信號，此性能可以實現高速連續采樣。
數據進入PC機后，將在PC機里分析處理提取故障特征利用模糊診斷專家系統進行故障診斷，同時完成系統管理、網絡通信管理等輔助功能，其整個監測系統如圖4所示。
實時數據采集模塊和數據標定處理模塊完成數據的采集及對數據的數值進行標定，數值標定后由實時數據庫完成數據的存儲。要提取故障特征必須對數據進行分析處理，數據分析處理模塊具有強大的分析處理功能，可以對數據進行時域、頻域、時頻域分析，其分析方法幾乎囊括目前所有的信號分析技術，時域分析包括波形、幅值、軸心軌跡分析；頻域分析包括頻譜、相位和瀑布圖；時頻域分析包括小波分析和Hilbert-Huang分析，以便能在時間和頻率上同時表示各測點信號的能量或強度；同時能夠以棒圖、數據表格等方式實時顯示所監測的數據和狀態，并以不同顏色進行聲光報警顯示；對振動、軸位移等參數進行趨勢分析，能根據標準值的限定范圍實現劣化分析。
任何機械在運行時都會產生振動，振動參量比其它狀態參量，例如潤滑油或內部瘤體的溫度、壓力、硫量或電流等更能直接、快速準確地反映機組運行狀態，同時過大的振動又往往是機組破壞的主要原因。報警及其管理模塊通過對歷史數據的分析設定振動閥值(也可由設備管理人員自行設定)，當振動超過閥值時系統發出報警信號，該模塊還具有黑匣子功能，會建立黑匣子數據庫，能追憶和分析報警前后有關的詳細數據，為以后進行故障機理分析及維修提供參考數據。報警及其管理模塊能掌握維修的恰當時間，避免災難性事故的發生，減少維修時間，降低維修費用，提高設備運行時間。
故障診斷模塊是一個利用機組狀態監測數據、具有自動知識獲取能力且能進行高速推理的在線故障模糊診斷專家系統。由于水輪發電機組的故障與一般機械相比有其特殊性，除考慮機械方面的因素外，還需考慮流體流動壓力與發電機電磁力的影響。機組運行時，這三方面的因素互相耦合、互相影響，關系復雜，在故障征兆上表現為模糊性，診斷經驗知識的不確定性。模糊診斷專家系統是根據長期的實踐經驗和大量的故障信息知識，設計的一種智能計算機程序系統，它能夠處理這種不確定性，并能在信息不完全的情況下作出判斷和裁決。
系統管理模塊可以實現數據庫的管理，包括歷史、起停機、報警、事件等特征數據庫等，并能自動進行維護，對過期數據自動清理，對特殊數據進行保護和備份，同時進行報表的打印等。
網絡通信模塊具有多種通信網絡接口，可與智能儀表及企業CIMS系統通信，實現數據共享，滿足企業日益增長的不同系統之間交流信息共享數據的需要，同時可方便的利用現有的局域網構建公司級機組狀態監測網。設備管理工程師在網絡可及的范圍內，即可方便地實現機組的在線監測分析和診斷，隨時掌握機組的狀態，使其狀態監測工作更加有效。
幫助模塊將對系統的使用、常見故障等做出說明，以方便使用者查詢、求助，解決基本的技術問題。
權利要求1.一種水輪發電機組監測及專家模糊診斷裝置，其特征在于在水輪發電機組的上機架(2)、下機架(3)、頂蓋(5)上分別安裝有一對振動傳感器(8)，在主軸(10)的上導(1)、水導(4)、法蘭(6)上分別安裝有一對電渦流位移傳感器(9)，振動傳感器(8)和電渦流位移傳感器(9)經抗干擾電路和信號調理電路與采集硬件相連，采集硬件與計算機接口相連。
專利摘要本實用新型公開了一種水輪發電機組監測及專家模糊診斷裝置，在水輪發電機組的上機架2、下機架3、頂蓋5上分別安裝有一對振動傳感器8，在主軸10的上導1、水導4、法蘭6上分別安裝有一對電渦流位移傳感器9。本實用新型集監測和實時故障診斷為一體的系統，它是以水電機組計算機監測系統和一些特殊傳感器以及信號測量裝置為硬件及基礎，并在此基礎上增加水輪發電機組實時專家模糊故障診斷而構成的。本實用新型能夠代替該領域的專家，并能完整地記錄下推理、判斷、提高了診斷的可信度。
文檔編號G01M99/00GK2771505SQ20052000310
公開日2006年4月12日 申請日期2005年1月5日 優先權日2005年1月5日
發明者劉曉波, 孫康 申請人:江西理工大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
