专利名称：一种水电机组声音和振动监测系统的制作方法
一种水电机组声音和振动监测系统
技术领域：
本发明涉及机械设备监测仪器仪表和传感器及电路设计领域，具体涉及一种低成本、可以灵活布局监测点、全面监控区域内水电机组声音和振动，从而获得水电机组健康状况并提前预警的监测方法。
背景技术：
水电机组设备庞大、结构复杂、故障的诱因繁多，虽有一些故障不一定以振动形式表现出来，但统计资源表明，水电机组约有80%的故障或事故在振动信号中有所反映，例如水电机组下机架的振动参数表示在转动部分的平衡情况，其振动的极频分量说明发电机电磁振动情况等。因此，振动监测是目前应用最为普通和有效的方法，通过对这些振动信号的分析，充分发掘其中所包含的故障信息，对水电机组的安全生活、决策具有重要的实际意义。传统的监测手段缺乏灵活性，有时尽管资金投入很大，但仍很难满足任务的不断变化所产生的多样化的需求。专利申请02115444-水力机组振动摆度参量的监测和分析方法-提出了一种监测水利机组健度的方法，但是监测系统结构复杂、运算量大、扩展性不强。实用新型专利200820029920-水电机组振动监测及分析装置-公开了一种基于成热数据采集系统和数据分析系统的监测解决方案，但是由于成熟系统的软硬件成本过高， 扩展性不强。
发明内容本发明的主要目的就是解决现有水电机组健康监测中难以有效实现的低成本、高灵敏度、高可靠性监测点问题，提供一种水电机组健康监测方法，具有低成本、可以多点布局监测点，实时监测区域内所有水电机组的声音和振动异常情况，从而进行水电机组的健康分析和故障预报。为实现上述目的，提供一种区域内水电机组声音和振动监测系统，其特征在于包括至少一个监测单元和至少一个监测中心，所述每个监测单元包含至少一个共聚物压电声音和振动传感单元，一个处理单元，并与至少一个监测中心联结。监测单元相比当前使用的其他监测技术具有极低的成本。每个水电机组可以在关键部位安装一个或多个共聚物压电声音和振动传感器，多个传感器可以连接到一个或多个处理单元，一个或多个处理单元可以连接到一个监控中心，多个监测中心可以互联。监测单元包含一个或多个共聚物压电声音和振动传感单元、一个处理单元。传感单元能够获得0. OlHz到IOkHz的声音和振动。 处理单元对传感单元的数据进行预处理之后，通过有线或无线方式发送到监测中心。监测中心通过对区域内水电机组声音和振动信息监测，作为水电机组健康状况分析和故障预报的依据。传感单元的共聚物压电传感器，感知水电机组声音和振动的变化并记录水电机组的声音和振动信息，感知信号经过无源电缆传输到处理单元，连接到处理单元后再进行采样量化。本发明的有益效果是低成本实时监测水电机组声音和振动变化，能够在被监测的一个或多个水电机组的关键部位布局，从而掌握整个监测区域内的所有机组的声音和振动变化。解决长期以来没有实现的水电机组的大规模健康监测，为水电设备可靠、健康工作提供保障。
图1是监测单元和监测中心一一对应连接。 图2是一个监测中心连接两个监测单元。 图3是连接三个监测单元的监测中心互联。
图4是一种监测单元的实施例。(为表述方便，我们将监测单元称为SP)具体实施方式本申请的特征及优点将通过实施例，结合附图进行说明。为表述方便，我们将监测单元称为SP，将监测中心称为Sc。通过一系列SP和SC 的互联就可以实现监测区域内多个水电机组监控信息的采集，从而可靠地将水电机组声音和振动信息传送到监控中心，获得所有被监测机组的健康状况。整个结构中包括至少一个 SP和至少一个SC，SP与SC中的至少一个互联，SC与SC的互联，如图1至3所示。SP和SC，SC和SC的互联均可以采用无线或有线方式。图4是一种SP的实施例，SP中包括两个共聚物压电声音传感单元和一个共聚物压电振动传感单元(分别用SA和SS表示)、一个处理单元。SA传感单元能够获得0. OlHz 到IkHz的振动信号，SS传感单元能够获得IOOHz到IOKHz的声音信号；得理单元包括一个对传感单元的信号进行数字化等预处理的模块，一个GPRS或3G模块，一个电源管理模块提供电源管理，预处理后的数据通过GPRS或3G无线方式发送到监测中心。SP发送的数据至少包括SP的标识(每个SP具有唯一标识)；监测时间精度；水电机组实时声音信号；水电机组实时振动信号；监测时间精度、监测或发送数据的时间间隔，等等，均可以设置。以上内容是结合一种实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，部应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种区域内水电机组声音和振动监测系统组成结构，其特征在于包括至少一个监测单元和至少一个监测中心，所述每个监测单元包含至少一个共聚物压电声音传感单元和至少一个共聚物压电振动传感单元，一个处理单元，并与至少一个监测中心联结。监测单元相比当前使用的其他监测技术具有极低的成本。
2.如权利要求1所述的特定系统结构，其特征在于每个水电机组可以在关键部位安装一个或多个共聚物压电声音和振动传感器，多个传感器可以连接到一个或多个处理单元，一个或多个处理单元可以连按到一个监控中心，多个监测中心可以互联。
3.如权利要求1所述的特定监测单元结构，其特征在于所述监测单元包含一个或多个共聚物压电声音和振动传感单元、一个处理单元。传感单元能够获得0. OlHz到IOk Hz 的声音和振动。处理单元对传感单元的数据进行预处理之后，通过有线或无线方式发送到监测中心。监测中心通过对区域内水电机组声音和振动信息监测，作为水电机组健康状况分析和故障预报的依据。
4.如权利要求2所述的特定传感单元结构，其特征在于所述传感单元的共聚物压电传感器，感知水电机组声音和振动的变化并记录水电机组的声音和振动信息，感知信号经过无源电缆传输到处理单元，连接到处理单元后再进行采样量化。
全文摘要
本发明公开了一种水电机组声音和振动监测方法，该方法可以由分布在同一区域内的若干个监测单元和若干个监测中心组成。监测单元包括采用一个或多个感知0.01Hz到10kHz的水电机组声和和振动的共聚物压电传感单元、一个信号处理单元。信号处理单元对接收的传感单元的感知信号或数据进行预处理然后发送出去。监测中心负责接收区域内的多个监测单元发来的数据，并进行分析处理，监测中心之间同样可以交换数据，以获得区域内所有水电机组声音和振动信息，从而进行水电机组故障预报。本发明具有成本低、安装易和组网灵活的特点，能够实现对水电机组群的实时监测和故障预警。
文档编号G01H11/08GK102183295SQ201110003079
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月7日 优先权日2011年1月7日
发明者冯晓星, 王新安, 王金泊, 葛彬杰 申请人:深圳思量微系统有限公司