灯泡贯流机组在线监测与故障分析系统试验研究
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摘要
本文根据灯泡贯流机组轴系卧式布置、设备庞大、结构复杂、故障诱因繁多等特点,结合国内外已投入运行的灯泡贯流机组在实际运行中所出现的问题,对机组进行多部位、多项目实时监测,以便能够及时发现引起机组不稳定的因素,实现故障分析,以至实现最终的状态检修,同时为了减小电站人员后期的分散性管理难度和建设期设备投资,设计了一套完整的、齐全的灯泡贯流机组在线监测与故障分析系统。
论文阐述了灯泡贯流机组设置在线监测系统的必要性,详细分析了这种机型可能出现的振源、振源判别依据及故障机理,为整个系统设计提供了理论基础。
论文介绍了如时域分析、频域分析、伯德图分析、瀑布图分析、轴心轨迹分析、动态轴线姿态分析、发电机空气间隙分析等文中采用的分析方法的原理及算法；根据灯泡贯流机组轴系卧式布置特点,提出了发电机空气间隙分析、轴心轨迹分析及动态轴线姿态分析的重要性；在文中实际开发的系统软件中实现了上述的分析功能。
论文在研究本校硕士开发的立式机组监测系统的基础上,针对灯泡贯流机组的特点,结合电站中在线监测系统实际安装及布置,完成了灯泡贯流机组的测点布置及整个系统的硬件结构和分析软件设计,并在原有立式机组监测系统的基础上增加了发电机空气间隙测量及分析功能等等。
论文最后,将国内某电站机组所采集到的实际运行数据用于本文所设计的软件分析系统中进行测试,得到良好的操作画面和数据处理结果。验证了本文设计的基于虚拟仪器的在线监测分析软件系统合理可行。
Because of the horizontally-mounted shaft system,the huge size of the equipment, the complex stucture of the units,and the various inducement of the failures of the bulb tubular turbines,this paper proposes a method to instantly monitor multiple parts and items of the units, in the light of the problems exist in the applied bulb tubular turbines at home and abroad. The purpose of this paper is to detect the factors which cause the instability of the units in time,so as to analyze the failures and to achieve the final protective maintenance. Furthermore,a complete on-line monitoring and fault-analyzing system is designed to reduce the difficulty of dispersive supervision of the workers in plants,as well as to decrease the equipment investment during the construction.
The Paper proposed necessary to set up the on-line monitoring system for a bulb unit,detailed analysis local oscillator, local oscillator and fault discrimination of this model,and provides a theoretical basis for the whole system design.
The paper described, such as time-domain analysis, frequency domain analysis, Bode plot analysis, waterfall chart analysis, trajectory analysis axis, the dynamic axis posture analysis, generators air-gap analysis, which used in principle and algorithm.According to characteristics of Bulb turbine shafting, proposed the importance of the generator air gap analysis, axis trajectory analysis and dynamic analysis, achieve the above analysis in the system of actual development problems.
Base on school master in the study of monitoring system software of vertical hydroelectric generating units, this paper set monitoring items and monitoring points and complete analysis software which functionality and configuration is complete.And based on in the original vertical unit monitoring system, increased the generator air gap measurement and analysis capabilities.
Finally, used the collected data of a domestic power plant units in this analysis system and get good pictures and data processing results of operations.Validate design of on-line monitoring and analysis software system based virtual instrument is reasonable and feasible.
论文阐述了灯泡贯流机组设置在线监测系统的必要性,详细分析了这种机型可能出现的振源、振源判别依据及故障机理,为整个系统设计提供了理论基础。
论文介绍了如时域分析、频域分析、伯德图分析、瀑布图分析、轴心轨迹分析、动态轴线姿态分析、发电机空气间隙分析等文中采用的分析方法的原理及算法；根据灯泡贯流机组轴系卧式布置特点,提出了发电机空气间隙分析、轴心轨迹分析及动态轴线姿态分析的重要性；在文中实际开发的系统软件中实现了上述的分析功能。
论文在研究本校硕士开发的立式机组监测系统的基础上,针对灯泡贯流机组的特点,结合电站中在线监测系统实际安装及布置,完成了灯泡贯流机组的测点布置及整个系统的硬件结构和分析软件设计,并在原有立式机组监测系统的基础上增加了发电机空气间隙测量及分析功能等等。
论文最后,将国内某电站机组所采集到的实际运行数据用于本文所设计的软件分析系统中进行测试,得到良好的操作画面和数据处理结果。验证了本文设计的基于虚拟仪器的在线监测分析软件系统合理可行。
Because of the horizontally-mounted shaft system,the huge size of the equipment, the complex stucture of the units,and the various inducement of the failures of the bulb tubular turbines,this paper proposes a method to instantly monitor multiple parts and items of the units, in the light of the problems exist in the applied bulb tubular turbines at home and abroad. The purpose of this paper is to detect the factors which cause the instability of the units in time,so as to analyze the failures and to achieve the final protective maintenance. Furthermore,a complete on-line monitoring and fault-analyzing system is designed to reduce the difficulty of dispersive supervision of the workers in plants,as well as to decrease the equipment investment during the construction.
The Paper proposed necessary to set up the on-line monitoring system for a bulb unit,detailed analysis local oscillator, local oscillator and fault discrimination of this model,and provides a theoretical basis for the whole system design.
The paper described, such as time-domain analysis, frequency domain analysis, Bode plot analysis, waterfall chart analysis, trajectory analysis axis, the dynamic axis posture analysis, generators air-gap analysis, which used in principle and algorithm.According to characteristics of Bulb turbine shafting, proposed the importance of the generator air gap analysis, axis trajectory analysis and dynamic analysis, achieve the above analysis in the system of actual development problems.
Base on school master in the study of monitoring system software of vertical hydroelectric generating units, this paper set monitoring items and monitoring points and complete analysis software which functionality and configuration is complete.And based on in the original vertical unit monitoring system, increased the generator air gap measurement and analysis capabilities.
Finally, used the collected data of a domestic power plant units in this analysis system and get good pictures and data processing results of operations.Validate design of on-line monitoring and analysis software system based virtual instrument is reasonable and feasible.
引文
[1]Wang, Jianhua;Yang, Xiaolin. Seleetion of tubular bulb type units for WP hydropower station. YangtzeRiver,1997,28(11):20-21
[2]徐世昌,夏松波.大型水轮发电机组状态监测与振动故障诊断技术研究[J].水利发电学报,Vol.1992(2)：32-33；
[3]刘强.灯泡贯流式机组运行稳定性分析[J].中国水力发电论文集,Vol.2008：653-655；
[4]熊诗波.大型复杂机械系统的状态监测和故障诊断.振动、测试与诊断[J].2000,Vol.24(4)：233-
[5]235；
[6]熊浩.大型水轮发电机组状态监测与故障诊断技术研究：[硕士学位论文][D].重庆：重庆大学,2001；
[7]盛兆顺,尹琦岭.设备状态监测与故障诊断技术及应用[M].北京：化学工业出版社.2003,1-7；
[8]余涛,王晶等.水电机组在线监测技术的研制现状与发展前景.云南电力技术[J].1998,Vol.26(4)：39-43；
[9]秦建明,邹淑云,陈德新.水轮发电机组振动监测分析系统的研究.华北水利水电学院学报[J].2004,Vol.25(2)：32-35；
[10]李平诗.浅谈水电厂的状态检修.水力发电[J].2002,Vol.6：1-3;
[11]He, GuoRen;Huang, Fu Wen. Research and Testingofthe Hydraulic Performance of S-type Tubular Turbine. ASME, Fluids Engineering Division,2001,43:11-17
[12]董毓新.水轮发电机组振动[M].大连：大连理工大学出版社.1989,1-258；
[13]范春学.水轮发电机组故障机理研究及专家系统[D],武汉：华中科技大学,2003；
[14]沈东,褚福涛,陈思.水轮发电机组振动故障诊断与识别.动力学研究与进展[J].2000,Vol.15(1)：129-133；
[15]张卫,江凤玉.水轮发电机组振动原因的分析.排灌机械[J].2003,Vol.21(1)：37-39；
[16]冯顺田.水轮机振动分析与优化运行.水电自动化及大坝监测[J].2005,Vol.29(1)：129-133
[17]刘金凤.水轮发电机组振动在线在线监测与分析系统研究[D].西安理工大学,2004；
[18]冯凯.工程测试技术[M].西安：西北工业大学出版社,2003.
[19]卢文祥,杜润生,洪迈生.工程测试与信息处理[M].武汉：华中科技大学出版社,2002(2).
[20]曹玲芝,崔光照,吴刚,等.现代测试技术及虚拟仪器[M].北京：北京航空航天大学出版社,2004.
[21]张发启.现代测试技术及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社,2005.
[22]严普强,黄长艺.机械工程测试技术基础[M].北京：机械工业出版社,1985.
[23]黄长艺,卢文祥.机械工程测试技术基础[M].北京：机械工业出版社,1981(2).
[24]刘玉秋.虚拟振动测试分析系统的设计,华北电力大学硕士学位论文[D],2003.12
[25]祁晓英.旋转机械虚拟振动测试分析系统研究与开发,东南大学硕十学位论文[D],2003.3
[26]梁德沛,李宝丽,机械工程参量的动态测试技术,北京：机械工业出版社,1996；
[27]王海.水轮发电机组状态检修技术[M].北京：中国电力出版社,2004：1-10；
[28]刘玉刚.水轮发电机组振动监测与故障诊断系统设计与应用[D].西安：西安理工大学,2006；
[29]刘雄,赵振毅,梁屈生,转子监测和诊断系统,西安西安交通大学出版社,1991,28-39;
[30]李方泽.工程振动测试与分析(三)[M].高等教育出版社,1997：34-70；
[31]刘贵忠等.小波分析及应用[M].西安电子科技大学出版社,1995;
[32]Daubechies(1992),Ten lectures on wavelets,CBMS-NSF conference series in applied mathematics,SIAM ED;
[33]姚泽.水电机组状态检修数据库管理系统设计与实现[D].武汉：华中科技大学,2004：18-22；
[34]SQL Server Performance Tuning and Optimization.Technical note,Microsoft Corporation;
[35]张复兴.谈钢管的不圆度Steel Pipe,2001年8月
[36]刘丽英,王建君,刘文彦.不圆度的4种评定方法中的1种近似算法.常德师范学院学报(自然科学版),2001年3月
[37]水轮发电机组气隙监测与转轮应力测试研究 肖孝锋 2006
[38]刘君华.基于LabVIEW的虚拟仪器设计[J].北京：电子工业出版社,2003；
[39]Sethunadh R, Sethunadh R. Virtual instrument based dynamic balancing system for rockets and payloads[R]. Baltimore, MD, United States:The Institute of Electrical and Electronics Engineers,2007:291-296
[40]Zamarron, Antonio.A virtual instrument for detecting spatial saliencies:An electric machinery laboratory experience[J]. John Wiley and Sons Inc.2008.16 (1):62-71.
[41]陈锡辉,张银鸿.LabVIEW8.20程序设计从入门到精通[M].北京：清华大学出版社,2007；
[42]邹翔,孙肖子.基于图形化编程语言LabVIEW设计虚拟仪器的方法.现代电子技术,2003,1,36-38；
[43]陈进.机械设备振动监测与故障诊断[M].上海：上海交通大学出版社,1999,04
[44]雷继尧,何世德.机械故障诊断基础知识[M].西安：西安交通大学出版社,1989,05
[45]邹淑云,陈德新,刘忠.基于实时数据库的水力机组状态监测系统[J].华北水利水电学院学报,2005(26)1：51-53：
[46]拓广忠,幕群.实时数据库原理及其压缩技术分析[J].华北电力技术,2004(6)：17-20;
[47]张晓云,石峰,张先军,壮志剑.SQL Server 2000实用实训教材[M].北京：科学出版社,2004;
[48]赵强,陈强.在labview中数据库建立与管理功能实现方法研究[J].仪器技术,2005(3)：62-64;
[49]姚泽.水电机组状态检修数据库管理系统设计与实现[D].武汉：华中科技大学,2004：18-22；
[50]SQL Server Performance Tuning and Optimization.Technical note,Microsoft Corporation;
[51]马震岳,董毓新.水电站机组及厂房振动的研究与治理[M],中国水利水电出版社,2004；
[52]陈造奎.水力机组安装与检修[M].北京：中国水利水电出版社,1998；
[53]赵科.基于虚拟仪器的现场动平衡测试仪的开发[D].杭州：浙江大学,2002：1-5；
[54]者建伦,王胜.大电机技术[J].山东水利职业学院,2003(4)：35-38；
[55]沈东.水力机组故障分析[M].北京：中国水利水电出版社,1995：1-56；
[2]徐世昌,夏松波.大型水轮发电机组状态监测与振动故障诊断技术研究[J].水利发电学报,Vol.1992(2)：32-33；
[3]刘强.灯泡贯流式机组运行稳定性分析[J].中国水力发电论文集,Vol.2008：653-655；
[4]熊诗波.大型复杂机械系统的状态监测和故障诊断.振动、测试与诊断[J].2000,Vol.24(4)：233-
[5]235；
[6]熊浩.大型水轮发电机组状态监测与故障诊断技术研究：[硕士学位论文][D].重庆：重庆大学,2001；
[7]盛兆顺,尹琦岭.设备状态监测与故障诊断技术及应用[M].北京：化学工业出版社.2003,1-7；
[8]余涛,王晶等.水电机组在线监测技术的研制现状与发展前景.云南电力技术[J].1998,Vol.26(4)：39-43；
[9]秦建明,邹淑云,陈德新.水轮发电机组振动监测分析系统的研究.华北水利水电学院学报[J].2004,Vol.25(2)：32-35；
[10]李平诗.浅谈水电厂的状态检修.水力发电[J].2002,Vol.6：1-3;
[11]He, GuoRen;Huang, Fu Wen. Research and Testingofthe Hydraulic Performance of S-type Tubular Turbine. ASME, Fluids Engineering Division,2001,43:11-17
[12]董毓新.水轮发电机组振动[M].大连：大连理工大学出版社.1989,1-258；
[13]范春学.水轮发电机组故障机理研究及专家系统[D],武汉：华中科技大学,2003；
[14]沈东,褚福涛,陈思.水轮发电机组振动故障诊断与识别.动力学研究与进展[J].2000,Vol.15(1)：129-133；
[15]张卫,江凤玉.水轮发电机组振动原因的分析.排灌机械[J].2003,Vol.21(1)：37-39；
[16]冯顺田.水轮机振动分析与优化运行.水电自动化及大坝监测[J].2005,Vol.29(1)：129-133
[17]刘金凤.水轮发电机组振动在线在线监测与分析系统研究[D].西安理工大学,2004；
[18]冯凯.工程测试技术[M].西安：西北工业大学出版社,2003.
[19]卢文祥,杜润生,洪迈生.工程测试与信息处理[M].武汉：华中科技大学出版社,2002(2).
[20]曹玲芝,崔光照,吴刚,等.现代测试技术及虚拟仪器[M].北京：北京航空航天大学出版社,2004.
[21]张发启.现代测试技术及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社,2005.
[22]严普强,黄长艺.机械工程测试技术基础[M].北京：机械工业出版社,1985.
[23]黄长艺,卢文祥.机械工程测试技术基础[M].北京：机械工业出版社,1981(2).
[24]刘玉秋.虚拟振动测试分析系统的设计,华北电力大学硕士学位论文[D],2003.12
[25]祁晓英.旋转机械虚拟振动测试分析系统研究与开发,东南大学硕十学位论文[D],2003.3
[26]梁德沛,李宝丽,机械工程参量的动态测试技术,北京：机械工业出版社,1996；
[27]王海.水轮发电机组状态检修技术[M].北京：中国电力出版社,2004：1-10；
[28]刘玉刚.水轮发电机组振动监测与故障诊断系统设计与应用[D].西安：西安理工大学,2006；
[29]刘雄,赵振毅,梁屈生,转子监测和诊断系统,西安西安交通大学出版社,1991,28-39;
[30]李方泽.工程振动测试与分析(三)[M].高等教育出版社,1997：34-70；
[31]刘贵忠等.小波分析及应用[M].西安电子科技大学出版社,1995;
[32]Daubechies(1992),Ten lectures on wavelets,CBMS-NSF conference series in applied mathematics,SIAM ED;
[33]姚泽.水电机组状态检修数据库管理系统设计与实现[D].武汉：华中科技大学,2004：18-22；
[34]SQL Server Performance Tuning and Optimization.Technical note,Microsoft Corporation;
[35]张复兴.谈钢管的不圆度Steel Pipe,2001年8月
[36]刘丽英,王建君,刘文彦.不圆度的4种评定方法中的1种近似算法.常德师范学院学报(自然科学版),2001年3月
[37]水轮发电机组气隙监测与转轮应力测试研究 肖孝锋 2006
[38]刘君华.基于LabVIEW的虚拟仪器设计[J].北京：电子工业出版社,2003；
[39]Sethunadh R, Sethunadh R. Virtual instrument based dynamic balancing system for rockets and payloads[R]. Baltimore, MD, United States:The Institute of Electrical and Electronics Engineers,2007:291-296
[40]Zamarron, Antonio.A virtual instrument for detecting spatial saliencies:An electric machinery laboratory experience[J]. John Wiley and Sons Inc.2008.16 (1):62-71.
[41]陈锡辉,张银鸿.LabVIEW8.20程序设计从入门到精通[M].北京：清华大学出版社,2007；
[42]邹翔,孙肖子.基于图形化编程语言LabVIEW设计虚拟仪器的方法.现代电子技术,2003,1,36-38；
[43]陈进.机械设备振动监测与故障诊断[M].上海：上海交通大学出版社,1999,04
[44]雷继尧,何世德.机械故障诊断基础知识[M].西安：西安交通大学出版社,1989,05
[45]邹淑云,陈德新,刘忠.基于实时数据库的水力机组状态监测系统[J].华北水利水电学院学报,2005(26)1：51-53：
[46]拓广忠,幕群.实时数据库原理及其压缩技术分析[J].华北电力技术,2004(6)：17-20;
[47]张晓云,石峰,张先军,壮志剑.SQL Server 2000实用实训教材[M].北京：科学出版社,2004;
[48]赵强,陈强.在labview中数据库建立与管理功能实现方法研究[J].仪器技术,2005(3)：62-64;
[49]姚泽.水电机组状态检修数据库管理系统设计与实现[D].武汉：华中科技大学,2004：18-22；
[50]SQL Server Performance Tuning and Optimization.Technical note,Microsoft Corporation;
[51]马震岳,董毓新.水电站机组及厂房振动的研究与治理[M],中国水利水电出版社,2004；
[52]陈造奎.水力机组安装与检修[M].北京：中国水利水电出版社,1998；
[53]赵科.基于虚拟仪器的现场动平衡测试仪的开发[D].杭州：浙江大学,2002：1-5；
[54]者建伦,王胜.大电机技术[J].山东水利职业学院,2003(4)：35-38；
[55]沈东.水力机组故障分析[M].北京：中国水利水电出版社,1995：1-56；