水轮发电机组稳定性检测校正系统及方法与流程

1.本发明涉及水力发电设备技术领域，具体涉及一种水轮发电机组稳定性检测校正系统及方法。


背景技术：

2.在以水轮发电机组为代表的低转速旋转机械上，一般会配置在线监测系统，用来监测水轮发电机组关键运行部位、部件的运行情况，实时掌握机组运行状态。在机组进行维修或试验时，还会采用离线试验设备对机组进行测试。
3.在线监测系统是针对机组运行的关键部位部件安装长期有效的监测点，在现场布置盘柜、信号采集、分析系统，测点全面、固定安装、长期运行，缺点是不易新增测点，如果要对已布置好的测点以外的其它部件进行监测，需要安排发电机组较长时间的停机或机组检修期间进行，同时考虑增加电缆敷设、固定传感器支架安装、原有监测系统的通道配置数量及采集频率等适配等问题，实施难度较大。
4.水轮发电机组运行的稳定性数据是表征机组运行状态是否优良的一项重要参数，机组稳定性数据一般通过在线监测系统进行实时监测，当在线监测系统稳定性数据出现异常时，快速、准确找出异常原因极为重要，但其故障原因多种多样，可能是传感器故障，可能是设备本身振摆，也可能是线缆及传输设备线路出现故障，要寻找出具体故障原因往往耗时巨大且需要机组停机，对经济效益损失很大。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种水轮发电机组稳定性检测校正系统及方法，可帮助技术人员快速分析振摆数据异常的原因，准确定位故障点，判断是设备本身振摆异常，还是振摆传感器、在线监测系统存在缺陷，以达到及时处理缺陷，避免缺陷扩大的目的。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：水轮发电机组稳定性检测校正系统，包括安装在水轮机组主轴外围的盖板外壁的传感器安装支架，传感器安装支架上端安装有对准水轮机组主轴轴线的电涡流传感器，电涡流传感器与便携式振摆检测仪连接，便携式振摆检测仪与远程的水轮机组在线监测系统通讯连接。
7.上述的便携式振摆检测仪与远程的水轮机组在线监测系统存在有线及无线两种通讯连接方式。
8.上述的便携式振摆检测仪包括振摆仪外壳，振摆仪外壳内设有信号调理模块，信号调理模块与振摆仪外壳上的传感器接口连接，传感器接口设有多个并与信号调理模块多通道信号接口连接，信号调理模块输出端与ad转换模块输入端电连接，ad转换模块输出端与主板及存储模块电连接，主板及存储模块上设有usb接口进行有线数据传输，主板及存储模块通过显示屏驱动与液晶显示屏连接，主板及存储模块与无线传输模块连接。
9.上述的传感器安装支架包括呈侧向“z”字型的“z”型支架，“z”型支架下端内侧两面分别贴合盖板的上壁和侧壁，“z”型支架向上一端设有传感器安装孔，“z”型支架向下一端设有向外凸出的把手安装凸柱，用于安装把手，把手一端设有与把手安装凸柱尺寸对应的凹孔。
10.上述的传感器安装支架设有多个，其下端内侧两面形状分别对应上导轴承、下导及水导轴承位置处盖板的侧壁弧面及上平面，传感器安装孔轴线对准侧壁弧面的轴线。
11.上述的便携式振摆检测仪内设有电池，电池与电源转换模块连接，电源转换模块为便携式振摆检测仪内各模块供电。
12.使用上述水轮发电机组稳定性检测校正系统的检测方法，检测的步骤为：步骤一、将传感器安装支架安装在需要检测校准的水轮机组位置的对应盖板上，将电涡流传感器安装在传感器安装孔并调节到检测位置，将电涡流传感器与便携式振摆检测仪连接，使用把手让传感器安装支架紧贴盖板，将振动传感器通过磁力吸附在水轮机组主轴上并与便携式振摆检测仪连接，进行检测，得到机组此位置的振动、摆渡值，定义为测值a；步骤二、水轮机组在线监测系统内的测值b与测值a进行对比，如果a、b两者测值一致，则水轮机组在线监测系统检测值准确，如果a、b两者测值不一致，则水轮机组在线监测系统检测值失真，进入步骤三；步骤三、将水轮机组在线监测系统前端连接的涡流传感器接入便携式振摆检测仪进行测量，得到测值c；步骤四、如测值c与测值b一致，则此前端的涡流传感器故障，需要更换涡流传感器，如不一致进入步骤五；步骤五、如果测值c与测值a一致，则此前端的涡流传感器正常，应为此前端涡流传感器后的通道及系统故障，此时将传感器安装支架上与便携式振摆检测仪连接的电涡流传感器与水轮机组在线监测系统连接，在线监测系统得到测值d，测值d与测值b一致，确认前端涡流传感器后的通道及系统故障。
13.本发明提供的种水轮发电机组稳定性检测校正系统及方法，利用便携式振摆检测仪检测机组相关部位振动、摆度数据，与在线监测系统的监测数据进行对比，从而达到快速定位、处理缺陷的目的。
附图说明
14.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为便携式振摆检测仪的原理图；图2为便携式检测仪的结构示意图；图3为水轮发电机组稳定性检测校正系统的连接示意图；图4为传感器安装支架的结构示意图一；图5为传感器安装支架的结构示意图二；图6为把手的结构示意图；图7为便携式振摆检测仪的电气原理图；图8为信号调理模块的信号调理电路示意图；
图9为ad转换模块的电路连接图；图10为无线传输模块电路连接图。
15.其中：电源转换模块1、电池2、信号调理模块3、ad转换模块4、主板及存储模块5、振摆仪外壳6、传感器接口7、usb接口8、水轮机组主轴9、传感器安装支架10、“z”型支架101、传感器安装孔102、把手安装凸柱103、电涡流传感器11、把手12、凹孔121、盖板13、显示屏驱动14、无线传输模块15。
具体实施方式
16.如图3中所示，水轮发电机组稳定性检测校正系统，包括安装在水轮机组主轴9外围的盖板13外壁的传感器安装支架10，传感器安装支架10上端安装有对准水轮机组主轴9轴线的电涡流传感器11，电涡流传感器11与便携式振摆检测仪连接，便携式振摆检测仪与远程的水轮机组在线监测系统通讯连接。
17.上述的便携式振摆检测仪与远程的水轮机组在线监测系统存在有线及无线两种通讯连接方式。
18.通过在水轮机主轴各处的盖板13上安装传感器安装支架10，将电涡流传感器11对准水轮机组主轴9轴线并通过便携式振摆检测仪进行现地的水轮机组大轴振摆监测，可得到实地的水轮机组主轴振摆度检测结果，便携式振摆检测仪在使用前通过试验进行了校准，其现地检测的结果为现地真实的大轴振摆度，通过将现地的大轴振摆检测结果与远程的水轮机组在线监测系统内的在线监测结果进行对比，并通过拆卸在线监测的涡流传感器安装在传感器安装支架10，以及通过转换便携式振摆检测仪与远程的水轮机组在线监测系统的有线和无线通讯方式，可以得到水轮机组在线监测系统的振摆数据的准确度及失真原因，并可以借真实的现地振摆检测数据进行校准。
19.如图1、2及7-10中所示，上述的便携式振摆检测仪包括振摆仪外壳6，振摆仪外壳6内设有信号调理模块3，信号调理模块3与振摆仪外壳6上的传感器接口7连接，传感器接口7设有多个并与信号调理模块3多通道信号接口连接，信号调理模块3输出端与ad转换模块4输入端电连接，ad转换模块4输出端与主板及存储模块5电连接，主板及存储模块5上设有usb接口8进行有线数据传输，主板及存储模块5通过显示屏驱动14与液晶显示屏连接，主板及存储模块5与无线传输模块15连接。
20.电涡流传感器11检测的水轮机组主轴9信号进入到信号调理模块3，由于信号调理模块3具有多通道信号接口，则可以通过多个传感器安装支架10同时对多个位置进行振摆检测，比如在上导轴承、下导及水导轴承处同时进行振摆检测，通过信号调理模块3主要功能是将各种传感器信号进行信号放大、滤波，调理到ad转换芯片可识别的量程范围内，一般量程为
±
5v，设备设计使用的传感器输出量程为
±
8v，因此首先要对传感器信号进行1/2放大；工程测量中采样频率不可能无限高也不需要无限高，因为一般只关心一定频率范围内的信号成份，需采用低通滤波器滤除高于1/2采样频率的频率成份，也就是抗混叠滤波。在进行动态信号测试中测量仪器必须具有抗混滤波功能，如果不对振动的模拟信号进行低通抗混滤波，高阶模态频率很可能会混叠到低频段，形成虚假的模态频率，给模态参数识别带来困难。根据水轮发电机组信号特点，设备采用的是1khz6阶抗混叠滤波设计，ad转
换采用4通道16位同步采集模式，通道最高采集速率200ksps。
21.如图4-6中所示，上述的传感器安装支架10包括呈侧向“z”字型的“z”型支架101，“z”型支架101下端内侧两面分别贴合盖板13的上壁和侧壁，“z”型支架101向上一端设有传感器安装孔102，“z”型支架101向下一端设有向外凸出的把手安装凸柱103，用于安装把手12，把手12一端设有与把手安装凸柱103尺寸对应的凹孔121。
22.通过手持把手12向把手安装凸柱103时劲，将“z”型支架101下端一侧的内侧两面紧贴盖板13的上壁和侧壁，使电涡流传感器11对准水轮机组主轴9轴线，通过调节电涡流传感器11的径向位置可以实现对主轴的振摆检测标准位置调整。
23.上述的传感器安装支架10设有多个，其下端内侧两面形状分别对应上导轴承、下导及水导轴承位置处盖板13的侧壁弧面及上平面，传感器安装孔102轴线对准侧壁弧面的轴线。
24.通过传感器安装支架10内侧两面形状的设置配合传感器安装孔102轴线位置，使得电涡流传感器11安装时自动对准水轮机组主轴轴线。
25.摆度测量所采用的电涡流传感器主要是针对主轴进行监测，传感器支架一般会安装在油盆盖板上，油盆体采用钢性材料，但油盆盖板材料不尽相同，有钢性的、有铝制的，且铝制盖板占有很大比例，磁性表座在摆度测量上不能满足全部要求，因此需要对支架进行优化设计，使用上述弧面对应设计可转动对准轴线。
26.如图1中所示，上述的便携式振摆检测仪内设有电池2，电池2与电源转换模块1连接，电源转换模块1为便携式振摆检测仪内各模块供电。
27.使用上述水轮发电机组稳定性检测校正系统的检测方法，检测的步骤为：步骤一、将传感器安装支架10安装在需要检测校准的水轮机组位置的对应盖板上，将电涡流传感器11安装在传感器安装孔102并调节到检测位置，将电涡流传感器11与便携式振摆检测仪连接，使用把手12让传感器安装支架10紧贴盖板13，将振动传感器通过磁力吸附在水轮机组主轴9上并与便携式振摆检测仪连接，进行检测，得到机组此位置的振动、摆渡值，定义为测值a；步骤二、水轮机组在线监测系统内的测值b与测值a进行对比，如果a、b两者测值一致，则水轮机组在线监测系统检测值准确，如果a、b两者测值不一致，则水轮机组在线监测系统检测值失真，进入步骤三；步骤三、将水轮机组在线监测系统前端连接的涡流传感器接入便携式振摆检测仪进行测量，得到测值c；步骤四、如测值c与测值b一致，则此前端的涡流传感器故障，需要更换涡流传感器，如不一致进入步骤五；步骤五、如果测值c与测值a一致，则此前端的涡流传感器正常，应为此前端涡流传感器后的通道及系统故障，此时将传感器安装支架10上与便携式振摆检测仪连接的电涡流传感器11与水轮机组在线监测系统连接，在线监测系统得到测值d，测值d与测值b一致，确认前端涡流传感器后的通道及系统故障。