基于实时在线监测的水轮发电机组振动状态区域监测方法技术

一种基于实时在线监测的水轮发电机组振动状态区域监测方法，该方法在传统水轮发电机组振摆在线监测的基础上，采用水机振摆录波分析装置采集和分析机组各振动监测点的原始样本数据，同时建立各振动监测点的特征数据存储历史库；在历史特征数据统计分析的基础上实现对机组实时振动状态区域的综合判定，并对判定的结果提供实时预警信息展示和历史预警信息统计查询功能。该方法具有功能综合强，结果准确度高，方便易用等特点。

【技术实现步骤摘要】
基于实时在线监测的水轮发电机组振动状态区域监测方法
本专利技术涉及工业控制领域，更具体地涉及水轮发电机组的振动状态区域的监测方法。
技术介绍
长期以来，在水力发电机组中，机械振动是威胁水轮发电机组安全生产运行的一个核心关键因素。水轮发电机组的振动往往是机械、电气、水力三方面因素共同作用引起，振动机理相对复杂。机组的振动、摆度也会由于设计、安装、运行等方面的原因引起，不可能完全避免和消除。总之，一般振动不会对机组造成危害，但是严重超过允许值，尤其是长期的超过，就会对机组造成严重的影响。同时据有关行业数据统计，水轮发电机组约80％的故障在振动信号里都有所反映。因此为了保护水轮发电机组的主体设备，国内外的专家学者和主要的技术厂家推出了相应设备和服务，实现对机组关键部位的振动、摆度进行实时在线监测和分析。单从目前技术的实现层面来讲，目前采用的技术方案大致如下：1)在水轮发电机组的关键部位安装振动传感器；2)在现场安装振动原始样本数据采集装置，3)实时采集各振动监测点原始样本数据并计算振动数值4)在水电站监控室在线监测各振动监测点的峰峰值和分析原始样本数据；目前大部分技术方案还是停留在对各振动监测点的峰峰值在线监测及原始样本数据分析方面，即是某些装置具有保护功能，由于客观存在的干扰因素导致的测量误差，保护功能也不是十分可靠，现场也多次发生信号干扰导致的非正常停运，给业主带来不必要的损失。如何规避噪声信号的干扰，保证实时可靠对机组的振动状态区域进行综合准确的判断，一直一来都是个难题，本专利技术在在传统振动原始样本数据采集处理和在线监测的基础上，利用平台数据库的综合数据处理能力，实现了一种对机组当前振动状态区域的监测方法，该方法可以实时展示出机组当前所处的振动区域，并根据振动区域的实时变化发出预警信息，同时提供对振动区域的相关信息进行统计查询的工具。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的水电机组振动状态区域监测准确度不高且不全面的技术问题，本专利技术公开了一种基于实时在线监测的水轮发电机组振动状态区域综合监测方法。本专利技术具体采用以下技术方案。一种基于实时在线监测的水轮发电机组振动状态区域监测方法，其特征在于，所述监测方法包括以下步骤：步骤1：利用水机振摆录波分析装置采集水轮发电机组中各振动监测点的原始样本数据，采集的原始样本数据包括振动量和摆度量两种类型；步骤2：利用水机振摆录波分析装置对原始样本数据进行分析处理，采用特征值提取的方法获取各振动监测点的原始样本数据的峰峰值、有效值、波峰因子、方差、峭度；步骤2所述各振动监测点的原始样本数据包括：a)上导轴承X向和Y向摆度原始样本数据；b)下导轴承X向和Y向摆度原始样本数据；c)水导轴承X向和Y向摆度原始样本数据；d)发电机上机架X向和Y向和Z向振动原始样本数据；e)发电机下机架X向和Y向和Z向振动原始样本数据；f)发电机定子机架X向和Y向和Z向振动原始样本数据；g)水轮机顶盖X向和Y向和Z向振动原始样本数据；h)水轮机蜗壳压力脉动原始样本数据；i)水轮机尾水管压力脉动原始样本数据。步骤3：建立特征数据存储历史库，存储各振动监测点的振动特征数据，所述振动特征数据包括各振动监测点的原始样本数据的峰峰值，同时也包括水轮发电机组转速，水轮发电机组工作水头，水轮发电机组有功功率，和水轮发电机组无功功率；步骤4：实现对各振动监测点振动特征数据的统计分析，按照水轮发电机组工作水头和水轮发电机组有功功率变化的范围分别统计机组各振动监测点的振动特征数据分布情况，步骤4中所述水轮发电机组工作水头的范围从机组最低工作水头到机组最高工作水头，水轮发电机组有功功率变化的范围从机组零功率到机组额定功率；然后根据机组各监测点的振动特征数据的分布情况将机组的振动状态区域划分为稳定区域、临界区域、振动区域；步骤5：根据机组工作水头实时值，利用插值函数法获取机组状态区域临界有功功率值，步骤5中所述振动状态区域临界有功功率值包括振动区域临界有功功率值和稳定区域临界有功功率值，通过机组实时有功功率值与机组状态区域临界有功功率值的比较，判断水轮发电机组当前所处的振动状态区域是否发生改变并发出预警信息；步骤6：建立振动状态区域穿越事件存储数据表，将水轮发电机组振动状态区域相关信息写入振动状态区域穿越事件存储数据表，写入数据表的信息包括机组振动状态区域标示值、机组振动状态穿越事件标示值、机组振动状态穿越事件描述信息、机组实时工作水头，机组实时有功功率；步骤6中所述振动状态区域标示值的意义如下：a)机组振动状态区域标示值为1时表示的意义为“机组当前处于振动区”；b)机组振动状态区域标示值为2时表示的意义为“机组当前处于临界区”；c)机组振动状态区域标示值为3时表示的意义为“机组当前处于稳定区”；步骤6中所述机组振动状态穿越事件标示值的意义如下：a)振动状态穿越事件标示值为1时表示的意义为“机组从振动区过渡到临界区”；b)振动状态穿越事件标示值为2时表示的意义为“机组从振动区过渡到稳定区”；c)振动状态穿越事件标示值为3时表示的意义为“机组从临界区过渡到振动区”；d)振动状态穿越事件标示值为4时表示的意义为“机组从临界区过渡到稳定区”；e)振动状态穿越事件标示值为5时表示的意义为“机组从稳定区过渡到振动区”；i.振动状态穿越事件标示值为6时表示的意义为“机组从稳定区过渡到临界区”；步骤7：通过查询振动状态区域穿越事件数据表，可以统计某段时间内水轮发电机组在各个振动状态区域运行时间的分布情况。本专利技术具有以下有益的技术效果：实现了对振动特征数据的筛选，有助于提高振动状态区域判定的准确性；实现了对振动状态区域的综合性监测，可以从整体上监控机组的振动状态，规避了各振动监测点逐一在线监测的不足；实现了对振动状态区域变化的及时预警；实现了对振动状态区域变化事件信息的分类统计查询。附图说明图1为本专利技术水轮发电机组振动状态区域监测方法的实现过程方案示意图；图2为本专利技术水轮发电机组振动状态区域监测方法的实现过程流程示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的方法实现过程方案做进一步详细介绍。如附图1所示为本专利技术公开的基于实时在线监测的水轮发电机组振动状态区域监测方法实现过程方案示意图，附图1中的设备代表水轮发电机组所配置的水机振摆在线监测装置。附图1中的水机振摆录波分析装置主要通过通讯采集的方式获取水机振摆在线监测装置所提供的各振动监测点的原始样本数据，并完成对原始样本数据的分析处理。附图1中的实时库将通过通讯采集的方式获取各振动监测点的振动特征数据，主要包括各振动监测点的峰峰值以及机组转速，水头，有功功率和无功功率等数据。附图1中的历史库将定时完成对各振动监测点的峰峰值以及机组转速，水头，有功功率和无功功率等数据的历史存储。附图1中的平台扩展应用APP功能接口主要提供完成附图2中所示的方法实现过程各步骤所用到的功能接口函数，主要包括实时库特征值访问接口函数，历史库特征值访问接口函数，自定义历史特征数据存储接口函数，统计分析接口函数，插值法接口函数，振动区域判定接口函数，振动状态穿越事件统计查询接口函数。下面结合说明书附图2对本专利技术的技术方法实现过程方案做进一步详细介绍。如附图2所示为本专利技术公开的基于实时在线监测的水轮发电机组振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于实时在线监测的水轮发电机组振动状态区域监测方法，其特征在于，所述监测方法包括以下步骤：步骤1：利用水机振摆录波分析装置采集水轮发电机组中各振动监测点的原始样本数据，采集的原始样本数据包括振动量和摆度量两种类型；步骤2：利用水机振摆录波分析装置对原始样本数据进行分析处理，采用特征值提取的方法获取各振动监测点的原始样本数据的峰峰值、有效值、波峰因子、方差、峭度；其中，原始样本数据包括：a)上导轴承X向和Y向摆度原始样本数据；b)下导轴承X向和Y向摆度原始样本数据；c)水导轴承X向和Y向摆度原始样本数据；d)发电机上机架X向和Y向和Z向振动原始样本数据；e)发电机下机架X向和Y向和Z向振动原始样本数据；f)发电机定子机架X向和Y向和Z向振动原始样本数据；g)水轮机顶盖X向和Y向和Z向振动原始样本数据；h)水轮机蜗壳压力脉动原始样本数据；i)水轮机尾水管压力脉动原始样本数据。步骤3：建立特征数据存储历史库，存储各振动监测点的振动特征数据，所述振动特征数据包括各振动监测点的原始样本数据的峰峰值；也包括水轮发电机组转速，水轮发电机组工作水头，水轮发电机组有功功率和水轮发电机组无功功率；步骤4：实现对各振动监测点振动特征数据的统计分析，按照水轮发电机组工作水头和水轮发电机组有功功率变化的范围分别统计机组各振动监测点的振动特征数据分布情况，所述水轮发电机组工作水头的范围从机组最低工作水头到机组最高工作水头，水轮发电机组有功功率变化的范围从机组零功率到机组额定功率；然后根据机组各监测点的振动特征数据的分布情况将机组的振动状态区域划分为稳定区域、临界区域、振动区域；步骤5：根据水轮发电机组工作水头实时值，利用插值函数法获取机组振动状态区域临界有功功率值，所述振动状态区域临界有功功率值包括振动边界临界有功功率值和稳定边界临界有功功率值，通过机组实时有功功率值与机组状态区域临界有功功率值的比较，判断水轮发电机组当前所处的振动状态区域是否发生改变并发出预警信息；步骤6：建立振动状态区域穿越事件存储数据表，将水轮发电机组振动状态区域相关信息写入振动状态区域穿越事件存储数据表，写入数据表的信息包括机组振动状态区域标示值、机组振动状态穿越事件标示值、机组振动状态穿越事件描述信息、机组实时工作水头，机组实时有功功率；其中，所述振动状态区域标示值的意义如下：a)机组振动状态区域标示值为1时表示的意义为“机组当前处于振动区”；b)机组振动状态区域标示值为2时表示的意义为“机组当前处于临界区”；c)机组振动状态区域标示值为3时表示的意义为“机组当前处于稳定区”；所述机组振动状态穿越事件标示值的意义如下：a)振动状态穿越事件标示值为1时表示的意义为“机组从振动区过渡到临界区”；b)振动状态穿越事件标示值为2时表示的意义为“机组从振动区过渡到稳定区”；c)振动状态穿越事件标示值为3时表示的意义为“机组从临界区过渡到振动区”；d)振动状态穿越事件标示值为4时表示的意义为“机组从临界区过渡到稳定区”；e)振动状态穿越事件标示值为5时表示的意义为“机组从稳定区过渡到振动区”；f)振动状态穿越事件标示值为6时表示的意义为“机组从稳定区过渡到临界区”；步骤7：通过查询振动状态区域穿越事件数据表，可以统计某段时间内水轮发电机组在各个振动状态区域运行时间的分布情况。...

【技术特征摘要】
1.一种基于实时在线监测的水轮发电机组振动状态区域监测方法，其特征在于，所述监测方法包括以下步骤：步骤1：利用水机振摆录波分析装置采集水轮发电机组中各振动监测点的原始样本数据，采集的原始样本数据包括振动量和摆度量两种类型；步骤2：利用水机振摆录波分析装置对原始样本数据进行分析处理，采用特征值提取的方法获取各振动监测点的原始样本数据的峰峰值、有效值、波峰因子、方差、峭度；其中，原始样本数据包括：a)上导轴承X向和Y向摆度原始样本数据；b)下导轴承X向和Y向摆度原始样本数据；c)水导轴承X向和Y向摆度原始样本数据；d)发电机上机架X向和Y向和Z向振动原始样本数据；e)发电机下机架X向和Y向和Z向振动原始样本数据；f)发电机定子机架X向和Y向和Z向振动原始样本数据；g)水轮机顶盖X向和Y向和Z向振动原始样本数据；h)水轮机蜗壳压力脉动原始样本数据；i)水轮机尾水管压力脉动原始样本数据；步骤3：建立特征数据存储历史库，存储各振动监测点的振动特征数据，所述振动特征数据包括各振动监测点的原始样本数据的峰峰值；也包括水轮发电机组转速，水轮发电机组工作水头，水轮发电机组有功功率和水轮发电机组无功功率；步骤4：实现对各振动监测点振动特征数据的统计分析，按照水轮发电机组工作水头和水轮发电机组有功功率变化的范围分别统计机组各振动监测点的振动特征数据分布情况，所述水轮发电机组工作水头的范围从机组最低工作水头到机组最高工作水头，水轮发电机组有功功率变化的范围从机组零功率到机组额定功率；然后根据机组各监测点的振动特征数据的分布情况将机组的振动状态区域划分为稳定区域、临界区域、振动区域；步骤5：根据水轮发电机组工作水头实时值，利用插值函数法获取机组振动状态区域临界有功功率值，所述振动状态区域临界有功功率值包括振动边界临界有功功率值和稳定边界临界有功功率值，通过机组实时有功功率值与机组振动状态区域临界有功功率值的比较，判断...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛成，武晋辉，李小军，潘华，王江淮，刘洪文，高晓光，钱华东，唐戢群，郑巍，
申请(专利权)人：贵州电力试验研究院，北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52