一种基于声发射信号的水轮机故障诊断系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于声发射信号的水轮机故障诊断系统及方法，包括若干个声发射信号采集和预处理装置、状态数据服务器、Web服务器和多个用户端主机；声发射信号采集和预处理装置采集并对声发射信号进行预处理；状态数据服务器接收经过预处理的声发射信号，完成采集数据的同步和存储，并对接收到的信号进行自动诊断处理；建立数据库系统来存储和管理水轮机故障诊断系统所有的配置和采集数据以及自动诊断规则、点检规则信息；用户端主机用于通过浏览器与Web服务器通讯而获取数据。本发明专利技术能够对频率在20KHz以上的高频信号和频率在20KHz以下的常规频率进行分析，从而能够根据波形判断水轮机组是否发生碰磨、裂纹或者空化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声发射信号的水轮机故障诊断系统及方法
本专利技术涉及水轮机故障检测
，具体涉及一种基于声发射信号的水轮机故障诊断系统及方法。
技术介绍
水轮机组故障的发展多数是渐变的，有磨损和疲劳特征，突发的恶性事故较少，即有一个从量变到质变的过程；除了机械和电气因素外，水力因素对水轮机组的运行状态也有着直接、复杂的影响。机械、电气和水力因素三者往往相互耦合，使得水轮机组的动力学和振动机理比较复杂，所引起的振动因素的复杂程度往往也远大于汽轮机的振动，直观判断和简单的测试往往难以找到本质原因；也不能简单地套用常规旋转机械或汽轮机组的机理研究结论和动力学特征来分析诊断水轮机组的运行状态和故障；水轮机组的运行工况变化较大，机组的运行状态和故障特征与这些运行参数有很强的相关性。水轮机组的运行水头及负荷状况往往变化幅值跨度大、变化速度快，状态变化或故障出现的偶然性较大，特征不易捕捉，难以根除故障的隐患。这种强烈的振动将影响水轮机组的正常运行，而且还会降低机组和一些零部件的使用寿命，当引起厂房、压力管道的共振和机组出力波动时，将直接危及机组的稳定安全运行。目前，在许多电厂都已经安装了基于振动的故障监测和诊断系统。但是传统的振动诊断也有许多局限性，如水轮机组的尺寸较大，有限的测点有时根本不能发现故障点。例如局部的定子铁芯振动，一般安装的加速度传感器有限，很难保证能测试出定子铁芯的某部位故障。对于正常运行的机组的测试，普通的测试方式有时很难实现，例如水轮机过流部件的裂纹、汽蚀以及卡门涡，采用通常的测试方式很难实现对故障点进行直接监测，以常规振动方式(如摆度、振动位移、脉动等)进行测量几乎无法捕捉到故障信号。为了更好的对水轮机组运行状态进行监测和评价，需要一些新的技术和方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种基于声发射信号的水轮机故障诊断系统及方法。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于声发射信号的水轮机故障诊断系统，包括若干个声发射信号采集和预处理装置、状态数据服务器、Web服务器和多个用户端主机；声发射信号采集和预处理装置用于采集声发射信号，并对声发射信号进行预处理；状态数据服务器用于接收经过预处理的声发射信号，对接收到的声发射信号数据进行同步和存储，然后对接收到的声发射信号数据进行自动诊断处理，并存储诊断结果；实时与各声发射信号采集和预处理装置中的预处理程序的配置参数保持同步；建立数据库系统来存储和管理水轮机故障诊断系统所有的配置参数信息、声发射信号数据以及自动诊断规则、点检规则信息；Web服务器用于配合用户端主机的程序对状态数据服务器中的数据库系统的数据的检索请求，实现数据传输；用户端主机用于通过浏览器使用TCP/IP协议与Web服务器通讯而获取数据库系统中的数据或者获取由Web服务器处理后的结果数据。所述状态数据服务器包括A/D采样模块、存储器、滤波器和微处理器芯片；所述A/D采用模块用于与声发射传感器连接，采集转轮外壁声发射信号、尾水管声发射信号，其输出端与微处理器芯片相连；所述微处理器芯片还与滤波器和存储器相连。一种基于声发射信号的水轮机故障诊断方法，包括以下步骤：步骤一、各声发射信号采集和预处理装置采集声发射信号，并对其进行预处理；步骤二、状态数据服务器接收各经过预处理的声发射信号，对接收到的声发射信号数据进行同步和存储，然后对接收到的声发射信号数据进行自动诊断处理，并存储诊断结果；实时与各声发射信号采集和预处理装置中的预处理程序的配置参数保持同步；建立数据库系统来存储和管理水轮机故障诊断系统所有的配置参数信息、声发射信号数据以及自动诊断规则、点检规则信息；步骤三、用户端主机通过浏览器使用TCP/IP协议与Web服务器通讯而获取状态数据服务器中的数据库系统的数据或者获取由该Web服务器处理后的结果数据，完成故障的监测、故障数据的分析、用户管理、点检操作，并在用户端主机自动生成报表。所述步骤二具体包括以下步骤：2.1状态数据服务器接收各经过预处理的声发射信号数据，按照采集时间合并所有数据，并按照设定数据存储规则完成数据向状态数据服务器的写入，实现各声发射信号采集和预处理装置采集数据的同步；2.2综合所有经过预处理的声发射信号数据，按照设定的自动诊断规则，完成自动诊断，并将诊断结果存储到状态数据服务器的事件日志中；2.3实时与各声发射信号采集和预处理装置的预处理程序完成配置参数的同步；2.4建立数据库系统，存储和管理系统所有的配置参数信息和声发射信号数据、诊断规则、点检规则信息。所述步骤三中，Web服务器的工作过程为：Web服务器中的HTTP伺服功能模块提供对Http协议的支持，实现浏览器网页发布；Web服务器中的中间业务伺服模块提供客户端程序对状态数据服务器中的数据库系统的数据的检索请求，对数据进行压缩、分析计算，实现数据传输。所述步骤三具体为：用户端主机中的浏览器程序为ActiveX控件，ActiveX控件使用TCP/IP协议与Web服务器的中间业务伺服模块通讯而获取数据库系统的数据或者由该中间业务伺服模块处理后的结果数据，ActiveX控件包括监测模块、故障数据的分析模块、用户管理模块和点检操作模块，监测模块用于对由监测画面编辑器编辑的画面文件进行解释执行，实现数据和状态的监测；故障数据的分析模块用于对故障数据进行分析；用户管理模块用于实现对用户权限的管理；点检操作模块用于实现点检操作；自动报表模块用于对由自动报表编辑程序编辑的报表格式文件进行解释执行，实现自动显示和打印报表。本专利技术的有益效果：本专利技术提出的一种基于声发射信号的水轮机故障诊断系统及方法，能够利用声发射的特性，对频率在20KHz以上的高频信号和频率在20KHz以下的常规频率进行分析，能够根据波形判断水轮机组是否发生碰磨、裂纹或者空化，而且还能够根据需要更改水轮机组的工况，诸如水头、有功和导叶开度等参数，研究水轮机组在不同工况下的空化状态，从而为后续维护提供依据。附图说明图1为本专利技术一种实施例的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。一种基于声发射信号的水轮机故障诊断系统，包括若干个声发射信号采集和预处理装置、状态数据服务器、Web服务器、局域网主服务器和多个用户端主机；声发射信号采集和预处理装置用于采集声发射信号，并对声发射信号进行预处理；状态数据服务器用于接收经过预处理的声发射信号，对接收到的声发射信号数据进行同步和存储，然后对接收到的声发射信号数据进行自动诊断处理，并存储诊断结果；实时与各声发射信号采集和预处理装置中的预处理程序的配置参数保持同步；建立数据库系统来存储和管理水轮机故障诊断系统所有的配置参数信息、声发射信号数据以及自动诊断规则、点检规则信息；Web服务器用于提供用户端主机的程序对状态数据服务器中的数据库系统的数据的检索请求，实现数据传输；局域网主服务器通过总线与有若干用户端主机、WEB服务器和状态数据服务器相连，且能够利用互联网或者内联网请求远程专家协助处理。用户端主机用于通过浏览器使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于声发射信号的水轮机故障诊断系统，其特征在于：包括若干个声发射信号采集和预处理装置、状态数据服务器、Web服务器和多个用户端主机；声发射信号采集和预处理装置用于采集声发射信号，并对声发射信号进行预处理；状态数据服务器用于接收经过预处理的声发射信号，对接收到的声发射信号数据进行同步和存储，然后对接收到的声发射信号数据进行自动诊断处理，并存储诊断结果；实时与各声发射信号采集和预处理装置中的预处理程序的配置参数保持同步；建立数据库系统来存储和管理水轮机故障诊断系统所有的配置参数信息、声发射信号数据以及自动诊断规则、点检规则信息；Web服务器用于配合用户端主机的程序对状态数据服务器中的数据库系统的数据的检索请求，实现数据传输；用户端主机用于通过浏览器使用TCP/IP协议与Web服务器通讯而获取数据库系统中的数据或者获取由Web服务器处理后的结果数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于声发射信号的水轮机故障诊断系统，其特征在于：包括若干个声发射信号采集和预处理装置、状态数据服务器、Web服务器和多个用户端主机；声发射信号采集和预处理装置用于采集声发射信号，并对声发射信号进行预处理；状态数据服务器用于接收经过预处理的声发射信号，对接收到的声发射信号数据进行同步和存储，然后对接收到的声发射信号数据进行自动诊断处理，并存储诊断结果；实时与各声发射信号采集和预处理装置中的预处理程序的配置参数保持同步；建立数据库系统来存储和管理水轮机故障诊断系统所有的配置参数信息、声发射信号数据以及自动诊断规则、点检规则信息；Web服务器用于配合用户端主机的程序对状态数据服务器中的数据库系统的数据的检索请求，实现数据传输；用户端主机用于通过浏览器使用TCP/IP协议与Web服务器通讯而获取数据库系统中的数据或者获取由Web服务器处理后的结果数据。2.根据权利要求1所述的一种基于声发射信号的水轮机故障诊断系统，其特征在于：所述状态数据服务器包括A/D采样模块、存储器、滤波器和微处理器芯片；所述A/D采用模块用于与声发射传感器连接，采集转轮外壁声发射信号、尾水管声发射信号，其输出端与微处理器芯片相连；所述微处理器芯片还与滤波器和存储器相连。3.一种基于声发射信号的水轮机故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、各声发射信号采集和预处理装置采集声发射信号，并对其进行预处理；步骤二、状态数据服务器接收各经过预处理的声发射信号，对接收到的声发射信号数据进行同步和存储，然后对接收到的声发射信号数据进行自动诊断处理，并存储诊断结果；实时与各声发射信号采集和预处理装置中的预处理程序的配置参数保持同步；建立数据库系统来存储和管理水轮机故障诊断系统所有的配置参数信息、声发射信号数据以及自动诊断规则、点检规则信息；步骤三、用户端主机通过浏览器使用TCP/IP协议与Web服务器通讯而获取状态数据服务器中的数据库系统的数据或者获取由该Web...

【专利技术属性】
技术研发人员：文贤馗，唐戢群，毛成，肖永，苏立，高晓光，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：贵州,52