水布埡電廠狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)培訓(xùn)課件

水布埡電廠狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)培訓(xùn)課件水布埡電廠狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)培訓(xùn)課件水布埡電廠狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)培訓(xùn)課件

機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用北京奧技異電氣技術(shù)研究所研制的PSTA2003系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)水力機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性（包括振動(dòng)、擺度、壓力脈動(dòng)等物理量）、定轉(zhuǎn)子空氣間隙的在線監(jiān)測(cè)，同時(shí)聯(lián)合計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)信息，建立功能較為完備的跟蹤分析系統(tǒng)，提供報(bào)警、預(yù)警、狀態(tài)分析、性能評(píng)價(jià)、故障診斷等一系列的工具和手段，為機(jī)組的安全運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)度和檢修指導(dǎo)提供有力的技術(shù)支持。

機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)理論什么是機(jī)械振動(dòng)？機(jī)械振動(dòng)就是機(jī)械或機(jī)械部件的前后運(yùn)動(dòng)，一些部件前后運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)就是在振動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)可以呈現(xiàn)出各種形式，一個(gè)機(jī)械部件可能產(chǎn)生大位移或小位移的振動(dòng)，快或慢的振動(dòng)，可感知或不可感知的振動(dòng)。表示振動(dòng)的參數(shù)表示振動(dòng)量的參數(shù)：振幅、頻率、相位振動(dòng)幅值：表征振動(dòng)大小。一般用振動(dòng)位移、速度或加速度表示。位移一般用微米（μm）表示，現(xiàn)場(chǎng)也經(jīng)常用到道或絲作為單位，1絲/道＝10μm；速度一般用mm/s表示，加速度一般用mm/s2或重力加速度g表示。振幅一般是計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)振動(dòng)波形的峰峰值、平均值和均方根值（有效值）等，振動(dòng)速度的有效值又叫振動(dòng)烈度，反映振動(dòng)的能量大小。振動(dòng)頻率：表征振動(dòng)原因。1X=1×rpm表示振動(dòng)頻率和機(jī)器的轉(zhuǎn)速相同，0.43X=0.43×rpm表示振動(dòng)頻率是機(jī)器轉(zhuǎn)速的43％。振動(dòng)相位：表征振動(dòng)方位。

序號(hào)術(shù)語(yǔ)定義符號(hào)單位1

振動(dòng)vibrations機(jī)械系統(tǒng)相對(duì)于平衡位置隨時(shí)間的往復(fù)變化

2

簡(jiǎn)諧振動(dòng)simpleharmonicvibrations可用一項(xiàng)正弦函數(shù)表示的周期振動(dòng)

3

復(fù)合振動(dòng)compoundvibrations由幾個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)疊加而成的振動(dòng)

4

常規(guī)振動(dòng)normalvibrations由不平衡力和部分負(fù)荷時(shí)渦帶壓力脈動(dòng)（混流式水輪機(jī)）等引起的振動(dòng)

5

異常振動(dòng)abnormalvibrations共振、自激振動(dòng)、水體共振及其引起的強(qiáng)烈機(jī)械振動(dòng)等的總稱

6

共振resonances強(qiáng)迫振動(dòng)中，激振頻率及振動(dòng)體固有頻率相等時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)

7

自激振動(dòng)self-excitedvibrations在固有頻率下的振動(dòng)，由振動(dòng)體本身的振動(dòng)周期地從不具交變性質(zhì)的能源（如有壓液體）吸取能量，以維持振動(dòng)體的振動(dòng)

8

水體共振water-bodyresonances流道中的水體或水體及氣體空腔聯(lián)合體在其固有頻率下的壓力振蕩（脈動(dòng)）狀態(tài)

9

壓力脈動(dòng)pressurepulsations在選定時(shí)間間隔Δt內(nèi)液體壓力相對(duì)于平均值的往復(fù)變化ΔH，kPa術(shù)語(yǔ)、定義、符號(hào)一覽表

序號(hào)術(shù)語(yǔ)定義符號(hào)單位10壓力脈動(dòng)在選定的時(shí)間間隔△t內(nèi)液體壓力相對(duì)于平均值的往復(fù)變化△HPa11氣隙電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間的空隙

12周期周期量的一個(gè)循環(huán)的時(shí)間Ts13頻率單位時(shí)間內(nèi)周期量的循環(huán)次數(shù)，等于周期的倒數(shù)fHz14主頻振幅最大的振動(dòng)/脈動(dòng)頻率，也稱基頻fbHz15轉(zhuǎn)頻旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率faHz16振幅正弦量的最大值A(chǔ)

17峰-峰值一個(gè)量的最大值和最小值的代數(shù)差，正弦量的峰-峰值為振幅的兩倍，即2A△XPP機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PSTA2003狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由上下位機(jī)兩部分組成，上位機(jī)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和工作站，下位機(jī)系統(tǒng)由現(xiàn)地盤柜及其終端采集裝置和傳感器組成。PSTA2003狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用擴(kuò)展的三層計(jì)算結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)B/S模式的監(jiān)測(cè)，按照計(jì)算邏輯將系統(tǒng)分為五層結(jié)構(gòu)：現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)獲取層、自動(dòng)診斷業(yè)務(wù)層、后端數(shù)據(jù)服務(wù)器層、中間應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯層、前段用戶層。PSTA2003狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)下位機(jī)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地監(jiān)測(cè)，其信號(hào)采集及預(yù)處理系統(tǒng)還配有鍵盤、顯示器、共享器、傳感器電源箱等附屬設(shè)備。電源箱為各種傳感器提供直流電源，傳感器和其它儀器的輸出信號(hào)通過(guò)機(jī)柜內(nèi)的接線端子，送到SPU2000信號(hào)采集及預(yù)處理單元中，信號(hào)采集及預(yù)處理單元完成信號(hào)的電氣接口處理，電氣隔離，抗混濾波，并完成所有信號(hào)的同步采樣；采樣后的數(shù)據(jù)將進(jìn)行分析處理，提取特征參數(shù)，得到機(jī)組狀態(tài)數(shù)據(jù)，完成振動(dòng)越線報(bào)警、預(yù)警功能、高速紀(jì)錄功能，最后將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳至狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器，供進(jìn)一步的狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析和診斷。信號(hào)采集及監(jiān)測(cè)單元內(nèi)的程序還通過(guò)顯示器為現(xiàn)場(chǎng)工程師提供必要的界面顯示，以完成信號(hào)調(diào)試，狀態(tài)監(jiān)測(cè)，參數(shù)設(shè)定，系統(tǒng)自檢等功能。基本要求及運(yùn)行規(guī)定基本要求：不得任意調(diào)整傳感器的間隙、不得碰撞傳感器。禁止退出數(shù)據(jù)采集程序，若需退出時(shí)必須謹(jǐn)慎、以免造成數(shù)據(jù)丟失。不得隨意退出服務(wù)程序或刪改該程序安裝目錄下的配置文件。運(yùn)行規(guī)定：運(yùn)行人員的系統(tǒng)控制權(quán)為：監(jiān)視及分析。運(yùn)行值班人員發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行異?；驁?bào)警信號(hào)，要立即匯報(bào)當(dāng)班值長(zhǎng)并通知維護(hù)人員檢查處理。運(yùn)行操作1、登陸點(diǎn)擊圖標(biāo)進(jìn)入Hsmart的登錄界面。如圖：2、主界面主界面如圖：3、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)是本程序的基本功能。該模塊的主要作用是對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，并判斷監(jiān)測(cè)信號(hào)是處于正常、分級(jí)報(bào)警或失效狀態(tài)。同時(shí)，通過(guò)機(jī)組布置圖及數(shù)值表監(jiān)視可了解傳感器的整體布局、具體通道名稱、通道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的值，使用戶隨時(shí)掌握機(jī)組當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)信息。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)畫(huà)面如圖：4、分析數(shù)據(jù)選擇分析功能是對(duì)系統(tǒng)采集到的機(jī)組狀態(tài)數(shù)據(jù)，一般指歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析處理，從而得到一些反映機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的特征參量，根據(jù)這些量的變化特點(diǎn)來(lái)判斷機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。數(shù)據(jù)的分類選擇。選擇的數(shù)據(jù)單元由工具欄右邊的選擇框決定。4.1穩(wěn)態(tài)工況分析的數(shù)據(jù)選擇：4.2暫態(tài)工況分析的數(shù)據(jù)選擇：5分析工具使用數(shù)據(jù)分析工具欄如圖：5.1相關(guān)趨勢(shì)分析趨勢(shì)圖是分析歷史趨勢(shì)的工具。它以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以各通道的均值、峰峰值為縱坐標(biāo)，顯示其隨時(shí)間的變化的趨勢(shì)。是分析、預(yù)測(cè)歷史趨勢(shì)的工具。同時(shí)水電機(jī)組的動(dòng)特性試驗(yàn)如：開(kāi)機(jī)、停機(jī)、負(fù)荷試驗(yàn)、擾動(dòng)試驗(yàn)等數(shù)據(jù)都可以由趨勢(shì)圖做出。相關(guān)趨勢(shì)分析也需要進(jìn)行一些附加操作，所以同軸心軌跡和空間軸線一樣要進(jìn)行控件配置。如圖：5.2波形曲線時(shí)域波形是傳感器信號(hào)經(jīng)放大、濾波、Ａ/Ｄ變換等處理后,用所得到的離散數(shù)據(jù)作出的信號(hào)幅值隨時(shí)間變化的圖形或波形，這里的信號(hào)幅值可以代表位移、速度、加速度等物理量的大小。通過(guò)時(shí)域信號(hào)波形圖，我們可以看到信號(hào)幅值隨時(shí)間變化的規(guī)律，同時(shí)可提取出若干典型數(shù)字特征來(lái)描述其狀態(tài)，如：最小、最大峰峰值，有效值等。如圖：5.3階次比分析階次比圖主要是針對(duì)機(jī)組升速或降速過(guò)程的時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分析的一種有效方法。當(dāng)然也可以對(duì)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)作階次比分析，但這時(shí)的分析結(jié)果同功率譜分析沒(méi)有大的區(qū)別。從階次比圖上，我們可以得到：基頻幅值；各次諧波分量的幅值：2X,3X，4X等各階倍頻成分的能量；比較不同轉(zhuǎn)速下的階次比譜分析圖，可找出隨轉(zhuǎn)速N變化較大的階次分量，從而指導(dǎo)故障診斷。如圖：5.4相位圖分析在旋轉(zhuǎn)機(jī)械監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及動(dòng)平衡工作中，相位是其中最重要的監(jiān)測(cè)參數(shù)之一，而且在旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)試中，相位具有特定的含義，它是指基頻振動(dòng)相對(duì)于轉(zhuǎn)軸上某一確定標(biāo)記的相位滯后。在動(dòng)平衡工作中，它指明了加重或去重的方位角，在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，它可以幫助診斷機(jī)器故障。如圖：5.5功率譜分析功率譜圖是信號(hào)分析中常用的一種頻域分析方法。它是將時(shí)域信號(hào)通過(guò)FFT變換展開(kāi)成若干頻率成分之和，從而分析信號(hào)的頻率成分及各分量的能量大小(通過(guò)幅值來(lái)衡量)，從功率譜圖上我們可以看出信號(hào)中的頻率成分，各已知特征頻率處對(duì)應(yīng)的幅值（即相應(yīng)時(shí)域信號(hào)中某頻率成分的能量），并且可以發(fā)現(xiàn)異常頻率成分。5.6軌跡分析軸心軌跡是在轉(zhuǎn)軸軸承座上安裝兩個(gè)互成90度的電渦流位移傳感器，將它們測(cè)得的時(shí)域數(shù)據(jù)直接或按特定要求作濾波處理后在XOY直角坐標(biāo)系中作出軌跡圖，這樣得到的二維圖形，稱為軸心軌跡。正常狀態(tài)時(shí)，軸心軌跡應(yīng)是圓形。所以通過(guò)觀察、監(jiān)視轉(zhuǎn)子的軸心軌跡可以得到以下信息：軸及軸承的同心度問(wèn)題；可監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子徑向預(yù)載或外力的變化，以及碰磨情形等。5.7多軌跡分析是多個(gè)軸心軌跡的組合（按照時(shí)間）。功能及軸心軌跡相同?？捎糜诜€(wěn)態(tài)工況及暫態(tài)工況的分析。5.8空間軸線空間軸線通過(guò)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中（包括穩(wěn)態(tài)運(yùn)行或暫態(tài)過(guò)程）三部導(dǎo)軸承以及推力軸承狀態(tài)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程來(lái)體現(xiàn)推力軸承在各負(fù)荷及轉(zhuǎn)速下的運(yùn)行狀態(tài)。5.9瀑布圖分析又稱譜陣圖、轉(zhuǎn)速譜圖，它是以時(shí)間、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、功率或溫度等參量作為第三維座標(biāo)繪制的頻譜曲線集合，取不同的第三維坐標(biāo)繪制的瀑布圖可形象地展現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)頻譜隨上述各種參量的變化過(guò)程。它適用于有微小速度波動(dòng)的穩(wěn)態(tài)過(guò)程。5.10轉(zhuǎn)速級(jí)聯(lián)譜陣圖分析又稱譜陣圖、時(shí)間譜圖，它是以轉(zhuǎn)速、時(shí)間、負(fù)荷、功率或溫度等參量作為第三維座標(biāo)繪制的頻譜曲線集合，取不同的第三維坐標(biāo)繪制的級(jí)聯(lián)圖可形象地展現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)頻譜隨上述各種參量的變化過(guò)程。實(shí)現(xiàn)方法基本上及瀑布圖相同，不同之處在于這里第三維坐標(biāo)是時(shí)間，即一段時(shí)間內(nèi)信號(hào)譜圖隨時(shí)間的變化情況，而且這里考慮的是機(jī)組的升、降速過(guò)程。5.11極坐標(biāo)它是在極坐標(biāo)下繪制的一系列振動(dòng)矢量（典型為1X倍頻），它是關(guān)于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度的函數(shù)曲線，不同轉(zhuǎn)速下的1X振動(dòng)矢量的幅值和相角直接地被繪制在坐標(biāo)平面中，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也在曲線上標(biāo)出，極坐標(biāo)圖也可以繪制任何經(jīng)濾波的振動(dòng)矢量，如2X，3X，1/2X等矢量。該系統(tǒng)中所指的極坐標(biāo)圖分析，是針對(duì)起機(jī)升速或停機(jī)降速過(guò)程的數(shù)據(jù)而言的。事實(shí)上，極坐標(biāo)圖也可以用來(lái)描述機(jī)組穩(wěn)態(tài)時(shí)某個(gè)倍頻矢量隨時(shí)間的變化情況。5.12波德圖分析該控件的功能及極坐標(biāo)一致。只是顯示倍頻矢量的方式不同。波德圖通過(guò)平面坐標(biāo)系。而極坐標(biāo)選用的是極坐標(biāo)系。只可用于暫態(tài)工況的分析。6、狀態(tài)報(bào)告通過(guò)對(duì)選擇不同時(shí)期的機(jī)組數(shù)據(jù)制作各種不同功能目的的機(jī)組報(bào)告，便于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的保存。并可以將自動(dòng)報(bào)告通過(guò)e-mail的方式在Internet中傳播。6.1功能介紹如圖：狀態(tài)報(bào)告配置相當(dāng)于機(jī)組報(bào)告的資源管理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組所有數(shù)據(jù)報(bào)告的管理和分類。分兩個(gè)部分。左方是狀態(tài)報(bào)告的樹(shù)型列表，右方是該層目錄下的所有資源。6.2特殊數(shù)據(jù)報(bào)告系統(tǒng)提供了一系列針對(duì)特殊目的的數(shù)據(jù)報(bào)告，如性能報(bào)告、甩負(fù)荷報(bào)告、電磁拉力報(bào)告、推力軸承報(bào)告、主軸彎曲報(bào)告、盤車校驗(yàn)報(bào)告、質(zhì)量平衡報(bào)告等。監(jiān)視、巡回檢查各傳感器及接線完好。系統(tǒng)運(yùn)行正常，機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。系統(tǒng)各路電源正常、無(wú)報(bào)警、通道失效等信號(hào)。GPS時(shí)鐘同步運(yùn)行正常。中控室數(shù)據(jù)服務(wù)器LCD畫(huà)面上的數(shù)據(jù)正常且刷新。振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)未超標(biāo)，無(wú)報(bào)警信號(hào)。水布埡電廠機(jī)組PSTA2003機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警設(shè)定值監(jiān)測(cè)量特征值報(bào)警值（μm）一級(jí)報(bào)警動(dòng)作時(shí)間（秒）二級(jí)報(bào)警動(dòng)作時(shí)間（秒）上導(dǎo)X向擺度轉(zhuǎn)頻擺度值1X2706053060上導(dǎo)Y向擺度轉(zhuǎn)頻擺度值1X2706053060下導(dǎo)X向擺度轉(zhuǎn)頻擺度值1X2706053060下導(dǎo)Y向擺度轉(zhuǎn)頻擺度值1X2706053060水導(dǎo)X向擺度轉(zhuǎn)頻擺度值1X2706053060水導(dǎo)Y向擺度轉(zhuǎn)頻擺度值1X2706053060上機(jī)架X向水平振動(dòng)轉(zhuǎn)頻擺度值1X1406028060上機(jī)架Y向水平振動(dòng)轉(zhuǎn)頻擺度值1X1406028060下機(jī)架X向水平振動(dòng)轉(zhuǎn)頻擺度值1X1406028060下機(jī)架Y向水平振動(dòng)轉(zhuǎn)頻擺度值1X1406028060頂蓋X向水平振動(dòng)轉(zhuǎn)頻擺度值1X1406028060頂蓋Y向水平振動(dòng)轉(zhuǎn)頻擺度值1X1406028060

水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

目前，世界上還沒(méi)有一個(gè)被普遍接受和采納的水電機(jī)組振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)也很不完善。多年來(lái)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）雖已組織制定國(guó)際水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)規(guī)程，且有關(guān)國(guó)家已先后提出了一些提案，但到目前為止尚未形成正式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，還需今后進(jìn)一步研究。我國(guó)現(xiàn)行水輪發(fā)電機(jī)組允許振動(dòng)值。序號(hào)項(xiàng)目額定轉(zhuǎn)速（r/min）<100100～250>250～375>375～750振動(dòng)允許值（雙幅值）1立式機(jī)組帶推力軸承支架的垂直振動(dòng)0.100.080.070.062帶導(dǎo)軸承支架的水平振動(dòng)0.140.120.100.073定子鐵芯部分機(jī)座水平振動(dòng)0.040.030.020.024臥式機(jī)組各部軸承垂直振動(dòng)0.140.120.100.07水輪發(fā)電機(jī)組各部位振動(dòng)允許值表

案例分析

水布埡電廠1-4#機(jī)組頂蓋振動(dòng)情況分析報(bào)告（2012年3月）一、總體結(jié)論1、1-4#機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)