一种抽水蓄能机组振动监测方法及监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种抽水蓄能机组振动监测方法及监测系统，该方法是采集抽水蓄能机组在上机架三轴方向、下机架三轴方向、定子中部水平方向、定子上部垂直方向和顶盖三轴方向上的振动位移信号和振动速度信号，然后计算获得振动位移时域参数、振动位移频域参数、振动速度时域参数和振动速度频域参数；结合各个参数后获得振动特征参数P；该监测系统包括计算机(1)和数据采集卡(2)；数据采集卡(2)上通过第一信号调理器(3)和第二信号调理器(4)分别连接有11个位移型低频速度传感器(5)和11个速度型低频速度传感器(6)。本发明专利技术在对抽水蓄能机组进行振动监测中，不仅能够提高振动监测的准确度，还能够减少机组发生故障。

Vibration monitoring method and monitoring system for pumped storage unit

The invention discloses a pumped storage unit vibration monitoring method and monitoring system, the method is a collection of pumped storage units in the machine frame three axis, three axis direction, the middle frame under horizontal direction and vertical direction of the upper stator and cover three axis direction of the vibration displacement signal and velocity signal, and then calculate the get the vibration displacement time domain parameters, vibration displacement, vibration frequency parameters of time parameters and vibration velocity frequency parameters; combined with the parameters obtained after vibration characteristic parameters of P; including the computer monitoring system (1) and the data acquisition card (2); data acquisition card (2) through a first signal conditioner (3 and second) signal conditioning (4) are respectively connected with 11 displacement type low speed sensor (5) and 11 speed type low speed sensor (6). The invention can not only improve the accuracy of vibration monitoring, but also reduce the failure of the unit when the vibration monitoring of the pumped storage unit is carried out.

【技术实现步骤摘要】
一种抽水蓄能机组振动监测方法及监测系统
本专利技术涉及一种抽水蓄能机组振动监测方法及监测系统，特别是一种抽水蓄能电站的机组振动监测方法及监测系统。
技术介绍
截止到2016年底，中国风电累计装机量达到1.69亿千瓦，占全球风电累计装机的34.7％，为全球风电装机第一大国。随着大量的风电、核电等能源的并网，抽水蓄能电站的调节作用越来越重要，抽水蓄能机组的启停机、变负荷更加频繁，使得机组更容易发生故障。为确保机组的安全稳定运行，需要深入对机组振动特性进行研究，根据机组振动特性进行机组调节。但是，由于抽水蓄能机组复杂的运行工况，其振动特性比常规水轮发电机组更加复杂，导致现有的振动监测方法无法准确全面的监测到抽水蓄能机组的真实振动情况(即运行状态)，振动监测的准确度不理想；进而导致无法很好的调节抽水蓄能机组，导致机组较易发生故障。因此，现有的抽水蓄能机组的振动监测方法存在着振动监测准确度不理想和机组较易发生故障的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种抽水蓄能机组振动监测方法及监测系统。本专利技术在对抽水蓄能机组进行振动监测中，不仅能够提高振动监测的准确度，还能够减少机组发生故障的情况。本专利技术的技术方案：一种抽水蓄能机组振动监测方法，包括以下步骤：a、采集抽水蓄能机组在上机架的XYZ三轴方向、下机架的XYZ三轴方向、定子中部水平方向、定子上部垂直方向和顶盖的XYZ三轴方向上的振动位移信号和振动速度信号，每个采集方向作为一个测点；b、根据每个测点采集到的振动位移信号计算获得各个测点的振动位移时域参数和振动位移频域参数；c、根据每个测点采集到的振动速度信号计算获得各个测点的振动速度时域参数和振动速度频域参数；d、结合各个测点的振动位移时域参数、振动位移频域参数、振动速度时域参数和振动速度频域参数，获得各个测点的振动特征参数P。前述的一种抽水蓄能机组振动监测方法中，所述步骤b中的振动位移时域参数为V0，V0等于振动位移信号的峰峰值；所述步骤b中的振动位移频域参数为V1，先对振动位移信号做离散傅立叶变换后求得振动位移信号时序信号的频谱，选取该频谱中最大的前5个主频值作为振动位移频域参数，即V1＝[(f1，F1)，(f2，F2)，(f3，F3)，(f4，F4)，(f5，F5)]，其中(i＝1，2，3，4，5)的fi为频谱中前5个最大幅值对应的频率，Fi为频谱中前5个最大幅值，且F1>F2>F3>F4>F5。前述的一种抽水蓄能机组振动监测方法中，所述步骤c中的振动速度时域参数为H0，H0等于振动速度信号的有效值；所述步骤c中的振动速度频域参数为H1，先对振动速度信号做离散傅立叶变换后求得振动速度信号时序信号的频谱，选取该频谱中最大的前5个主频值作为振动速度信号频域参数，即H1＝[(a1，A1)，(a2，A2)，(a3，A3)，(a4，A4)，(a5，A5)]，其中(i＝1，2，3，4，5)的ai为频谱中前5个最大幅值对应的频率，Ai为频谱图中前5个最大幅值，且A1>A2>A3>A4>A5。前述的一种抽水蓄能机组振动监测方法中，所述步骤d中的振动特征参数P＝[V0，H0，V1，H1]。依据前述的一种抽水蓄能机组振动监测方法所构建的监测系统，包括计算机，计算机上连接有数据采集卡；数据采集卡上连接有第一信号调理器和第二信号调理器，第一信号调理器上连接有11个位移型低频速度传感器，第二信号调理器上连接有11个速度型低频速度传感器；所述11个位移型低频速度传感器分别设置于抽水蓄能机组的上机架的XYZ三轴方向、下机架的XYZ三轴方向、定子中部水平方向、定子上部垂直方向和顶盖的XYZ三轴方向上，11个速度型低频速度传感器的设置位置与11个位移型低频速度传感器的设置位置相同。前述的监测系统中，所述数据采集卡上还连接有转速传感器，转速传感器设置于抽水蓄能机组的主轴上。前述的监测系统中，所述数据采集卡上还连接有抽水蓄能机组的机组监控系统。前述的监测系统中，所述位移型低频速度传感器为接触式的惯性式位移型低频速度传感器。前述的监测系统中，速度型低频速度传感器为接触式的惯性式速度型低频速度传感器。前述的监测系统中，所述转速传感器为非接触式的转速传感器。与现有技术相比，本专利技术设计了一种抽水蓄能机组振动监测方法及监测装置，通过在抽水蓄能机组的上机架的X、Y、Z三轴方向、下机架的X、Y、Z三轴方向、定子中部水平方向、定子上部垂直方向和顶盖的X、Y、Z三轴方向共11个测点位置同时设置了位移型低频速度传感器和速度型低频速度传感器，通过11个位移型低频速度传感器和11个速度型低频速度传感器同时测量11个测点处的振动信号；通过位移型低频速度传感器检测中低频率振动信号，通过速度型低频速度传感器检测中高频率振动信号，全面采集抽水蓄能机组上各个位置的振动信号，并通过综合考虑振动位移信号的时域、频域特性和振动速度信号的时域、频域特性，能更好地实现对抽水蓄能机组振动的有效测试和分析，尽可能避免造成某一频率范围内的振动信息缺失，以便很好地获取机组真实的运行状态并进行调节，提高了振动监测的准确度，减少机组发生故障的情况。此外，本专利技术还设置了转速传感器来检测主轴转速，并设置了第一信号调理器和第二信号调理器分别对振动位移信号和振动速度信号进行调理，同时还利用抽水蓄能机组原有的机组监控系统，实时采集抽水蓄能机组的功率信号、导叶开度信号、上游水位信号和下游水位信号，通过计算机整合获得振动特征参数、主轴转速、抽水蓄能机组的功率信号、导叶开度信号、上游水位信号和下游水位信号后，再进行机组调节，进一步减少了机组发生故障的情况。因此，本专利技术在对抽水蓄能机组进行振动监测中，不仅能够提高振动监测的准确度，还能够减少机组发生故障。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的流程图；图3是本专利技术的下机架X轴方向振动位移波形、频谱示意图；图4是本专利技术的下机架X轴方向振动速度波形、频谱示意图。附图中的标记为：1-计算机，2-数据采集卡，3-第一信号调理器，4-第二信号调理器，5-位移型低频速度传感器，6-速度型低频速度传感器，7-转速传感器，8-机组监控系统。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。实施例一。一种抽水蓄能机组振动监测方法，如图2所示，包括以下步骤：a、采集抽水蓄能机组在上机架的XYZ三轴方向、下机架的XYZ三轴方向、定子中部水平方向、定子上部垂直方向和顶盖的XYZ三轴方向上的振动位移信号和振动速度信号，每个采集方向作为一个测点；b、根据每个测点采集到的振动位移信号计算获得各个测点的振动位移时域参数和振动位移频域参数；c、根据每个测点采集到的振动速度信号计算获得各个测点的振动速度时域参数和振动速度频域参数；d、结合各个测点的振动位移时域参数、振动位移频域参数、振动速度时域参数和振动速度频域参数，获得各个测点的振动特征参数P。所述步骤b中的振动位移时域参数为V0，V0等于振动位移信号的峰峰值；所述步骤b中的振动位移频域参数为V1，先对振动位移信号做离散傅立叶变换后求得振动位移信号时序信号的频谱，选取该频谱中最大的前5个主频值作为振动位移频域参数，即V1＝[(f1，F1)，(f2，F2)，(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽水蓄能机组振动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：a、采集抽水蓄能机组在上机架的XYZ三轴方向、下机架的XYZ三轴方向、定子中部水平方向、定子上部垂直方向和顶盖的XYZ三轴方向上的振动位移信号和振动速度信号，每个采集方向作为一个测点；b、根据每个测点采集到的振动位移信号计算获得各个测点的振动位移时域参数和振动位移频域参数；c、根据每个测点采集到的振动速度信号计算获得各个测点的振动速度时域参数和振动速度频域参数；d、结合各个测点的振动位移时域参数、振动位移频域参数、振动速度时域参数和振动速度频域参数，获得各个测点的振动特征参数P。

【技术特征摘要】
1.一种抽水蓄能机组振动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：a、采集抽水蓄能机组在上机架的XYZ三轴方向、下机架的XYZ三轴方向、定子中部水平方向、定子上部垂直方向和顶盖的XYZ三轴方向上的振动位移信号和振动速度信号，每个采集方向作为一个测点；b、根据每个测点采集到的振动位移信号计算获得各个测点的振动位移时域参数和振动位移频域参数；c、根据每个测点采集到的振动速度信号计算获得各个测点的振动速度时域参数和振动速度频域参数；d、结合各个测点的振动位移时域参数、振动位移频域参数、振动速度时域参数和振动速度频域参数，获得各个测点的振动特征参数P。2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组振动监测方法，其特征在于：所述步骤b中的振动位移时域参数为V0，V0等于振动位移信号的峰峰值；所述步骤b中的振动位移频域参数为V1，先对振动位移信号做离散傅立叶变换后求得振动位移信号时序信号的频谱，选取该频谱中最大的前5个主频值作为振动位移频域参数，即V1＝[(f1，F1)，(f2，F2)，(f3，F3)，(f4，F4)，(f5，F5)]，其中(i＝1，2，3，4，5)的fi为频谱中前5个最大幅值对应的频率，Fi为频谱中前5个最大幅值，且F1>F2>F3>F4>F5。3.根据权利要求2所述的一种抽水蓄能机组振动监测方法，其特征在于：所述步骤c中的振动速度时域参数为H0，H0等于振动速度信号的有效值；所述步骤c中的振动速度频域参数为H1，先对振动速度信号做离散傅立叶变换后求得振动速度信号时序信号的频谱，选取该频谱中最大的前5个主频值作为振动速度信号频域参数，即H1＝[(a1，A1)，(a2，A2)，(a3，A3)，(a4，A4)，(a5，A...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁光，黄悦照，王洪玉，姜成海，罗成宗，佟德利，胡清娟，潘罗平，安学利，郭曦龙，郑云峰，杨经卿，刘建峰，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网新源控股有限公司，浙江仙居抽水蓄能有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11