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二二 一二一二 二二 一三一三 现代检测技术现代检测技术 课程论文课程论文 题 目 分布式汽轮发电机组振动监测与远程诊断系统研究 学 院 机电学院 专 业 测控技术与仪器 班 级 091 学 号 200933595119 学生姓名 何驹麟 完成日期 2012 年 12 月 10 日 1 1 选题的背景 意义选题的背景 意义 机械设备监测诊断的模式经历了从单机监测诊断系统到分布式监测诊断系 统 再到基于网络的远程监测诊断系统这样一个发展历程 随着信息高速公路 的开通 使得状态监测与诊断的网络化成为可能 现在已经出现了基于的远程 诊断系统 在当今信息时代 因特网已成为各种信息的载体 未来的设备状态 监测与故障诊断技术只有与因特网结合并采用开放式体系结构 才会有强大的 生命力和图 系统数据流程示意图广阔的应用前景 2 2 相关研究的最新成果及动态相关研究的最新成果及动态 早期的汽轮发电机组故障诊断方法为人工诊断 这是最原始的 却也是基本的 故障诊断方法 直至 70 年代它仍我是国内外电力系统主要的诊断方法 实际上 当 今大量的现场实际疑难振动 也还是采用这种人工故障诊断方法进行诊断分析 所 不同的则是测量工具和信号分析手段不断更新和改进 从本世纪 70 年代起 随 着人工智能理论 电子技术和计算机技术的发展 为机理振动故障诊断技术向自 动化 智能化发展提供了重要的先决条件 诊断系统的智能化是指它可以有效 地获取 传递 处理并利用相关信息 对给定环境下的诊断对象进行自动 或半自 动 状态识别 故障判断状态预测 国内外汽轮发电机组故障自动诊断理论和技术在近 20 年中得到了快速发展 国内在大机组振动及状态监测 分析 故障诊断与处理等方面取得一定的成绩 为电力的安全生产和保障主设备安全运行提供了重要的技术支持 但是 现今的 状况仍然不能满足实际需要 振动仍是当前影响大型机组运行的关键技术之一 在 1988 年 曲靖电厂 湘潭电厂在新机组调试期间 均由于振动缺陷影响了机组 顺利投运 全国各电网中在役大机组出现振动故障影响电力生产的事更是屡屡 发生 在 1988 年 6 月 在 1 个网局曾出现同时有 5 台 200MW 以上的大型机组由 于振动原因停机处理的紧急局面 在 1988 年 10 月 北仑电厂 1 号 600MW 东芝 机组发生高压缺叶片断裂重大事故 直接损失 2400 万元 人民币 国外故障诊断技术的发展现状故障诊断技术研究领域包括 传感器技术 信 号分析与数据处理技术 故障机理的研究 自动诊断方法的研究以及诊断系统 的研制与开发 国外状态监测 故障诊断近 20 年发展迅速 根据最新资料报导 西 方国家正投入大量人力物力进行这项技术的工业化研究以及相关基础性应用技 术研究 如欧洲共同体的英 法 芬兰 希腊从 1996 年 5 月起 开始了一项利 用人工智能和仿真技术提高状态监测和诊断系统的功能与精度的 VISIO 大型 联合项目的研究 1 法国从 70 年代末开始实施一项名为 利用永久性状态监 测实现状态检修 PSAD 的研究计划 现已成功地用在了法国 4 个核电厂的汽轮 机组 反应堆循环泵 压力容器上 计划配备法国全部核电厂 PSAD 系统是由 主工作站 分析工作站和远程站组成 可以实现主要部件的在线故障检测 利用 专家系统对故障的评估 向全国性分析中心发送监测数据等功能 3 3 网络化振动监测与远程诊断系统的基本构成网络化振动监测与远程诊断系统的基本构成 网络化的振动监测与远程诊断系统可同时对电厂的多台汽轮发电机组进行 实时振动监测与相关状态参数的采集 能在线监测机组运行状态 并具有在线 和事后的振动故障分析 历史趋势分析等功能 同时 可借助 MODEM 电话 线或 者因特网与远程诊断中心通信 传输现场数据 远程实现振动分析和故障诊断 本地监测诊断子系统 该子系统包括传感器系统 数据采集系统 工程师站服务器 数据库服务 器等 按照分布式控制思想 传器系统负责现场原始信号的拾取 传送 它与 数据采集系一起组成现场过程控制级 考虑现场各种干扰较大 现场程控制级 采用 现场总线方式组网 工程师站 服务器 数据库服务器组成现场管理级 以 CAN 方式组网 LAN 级之间通过网关联系起来 3 1 传感器部分 该部分负责现场信号的拾取 传送 既包括各轴振 瓦信号 又包括与振 动相关的一些状态量 3 2 数据采集部分 该部分主要对来自现场的各种振动和状态量信号进实时采集 作初步的数 据处理 实时显示振动状态 并将某特征参数定时送往数据库服务器 每一台 数据采集站各责一台汽轮发电机组 3 3 服务器部分 服务器部分包括数据库服务器和 WEB 服务器 数据库服务器用于存储全厂 各机组的振动数据 包括时数据和历史数据 实时数据指当前轴振瓦振的幅值 频值及相关状态量值等 而历史数据除包含上述量值外 还每次故障前后几秒 振动值和状态量值 以及每次故障的分结果等 由于数据库服务器的数据吞吐 量较大 工作任务 可设置备份数据库 服务器主要用于将数据库服务器中存储的振动时数据和故 障分析结果的数据向全厂发布 操作系统采 WINNIT4 0 并用 IIS 进行站点维护 管理 3 4 数据通信网络系统 在整个数据通信网络系统中 根据距离远近 采取不同的组网方式 本地 监测诊断子系统与厂网相连 成为厂局域网的一个子网 工作站与服务器间距 离短的用网卡组成局域网系统 距离长的用组成局域远程登录系统或通过 组成 广域监控诊断系统 而与诊断中心服务器的互连则采用基于的连接 使得本系 统具有很强的开放性和扩展性 3 5 远程诊断中心 远程诊断中心也是一个小局域网 是由几台微机组成的网络系统和智能诊 断与预测维修专家系统 运行于网络环境 它主要提供以下几个方面的服务 查询 网络数据库 用户能根据故障信息查询远程故障中心数据库 获取自己 需要的诊断知识 如故障原因 维修建议等 把遵循一定格式的数据文件送文 件传输 用户通过传到诊断中心 诊断中心经分析后把诊断结果和维修建议以 相应形式返回给企业 提供诊断软件 新的分析和诊断软件放在服务器上 用 户通过浏览器即可访问 4 4 本系统关键技术的解决本系统关键技术的解决 4 1 网络数据通信 网络通信包括本地监测子系统数据通信和远程数据通信 本地监测子系统 通信不仅要解决本子系统内的通信 还要解决它与厂系统 DCS 系统间的通信 本地监测子系统通信视现场具体情况 本地监测子系统通信方式主要有两种 以命名管道方式为主 4 2 软件设计 采用模式 基于 WINDOWS 操作系统在服务器端建立命名管道服务端软件 在数据采集站建立命名管道客户端软件 进行信息通信 基于 TCP IP 协议的 通信通信也需要客户端软件和服务器端软件两部分 客户端软件一般安装在数 据发送方 如电厂的系统等 而服务器端软件定时接收客户端数据 并将该批 数据发送 4 3 写入数据库服务器 在本地监测子系统中 振动信号和部分振动相关量直接来自于数据采集站 系统 它们与数据库服务器的通信采用命名管道方式 其余振动相关量来自厂 数据库或者厂系统等 当相关量来自于 WINDOWS 系统时 采用命名管道方式 通信 当相关量来自于系统时 采用 E MAIL 方式通信 同时 本地监测子系 统中的实时 历史数据也需写入厂数据库中 此时 双方采用命名管道方式通 信 远程网络通信本地监测子系统中的数据可使用和电话线或者通过 MODEL 按一定格式送到远程诊断中心 该诊断中心经分析后把结果和维修建议以相 应形式返回给企业 数据的文件传输方式有如下通过 的数据传输 采用 FTP 和 TCP IP 协议 通过 FTP 的数据传输 用户根据协议把数据文件上传到诊断中 心 通过浏览器的数据传输 编写具有上载功能的页面和服务器端文件接收程 序 用户就可以将数据文件传送到 WEB 站点上 5 5 结束语结束语 本系统以数据流为处理核心 根据数据的实际流程 合理设计了系统结构 本地监测子系统已投入现场使用 它充分结合了计算机发展中的网络新技术 对于现场过程级 利用现场总线 构建了振动数据采集站 其抗干扰性能好 并能满足实时需求 对于现场管理级 利用以太网方式组网 并与全厂的企业 网挂接 成为企业网中一个独立的子网 在软件设计上 模式有机统一 不但 解决了与现场过程级 厂网 而且真正实现了振动数据的全厂共享 系统以数 据库为核心 采用了分布式设计思想 构建了实时数据库与历史数据库 并按 信号类型 分别构建了模拟量 开关量和脉冲量数据库 有效地组织起系统数 据 随着互连网的迅猛发展和应用的日益广泛 将振动监测与诊断真正推向网 络化和远程监控 必然是今后的发展趋势 6 6 参考文献参考文献 1 高以杰 基于 WORLDFIP 现场总线振动测量仪表的设计研究 D 华北电力大学 北京 2004 2 肖永华 基于 DSP 的电厂汽轮机组监测系统的研究 D 西南交通大学 2006 3 王昌乾 大型汽轮发电机组远程诊断系统的设计与实现 D 浙江大学 2004 4 朴银姬 大型复杂设备故障远程监测方法的研究 D 东北大学 2006 5 朱介南 大型汽轮发电机组振动状态远程监测与故障诊断系统研制 D 浙江大 学 2003 6 何平 B S 模式汽轮发电机组振动监测与故障诊断系统的设计与实现 D 浙江 大学 2006 7 宋立军 复合材料孔隙率检测方法及其实现技术的研究 D 浙江大学 2005