燃气透平发电机组状态监测和故障诊断系统及其使用方法技术方案

燃气透平发电机组状态监测和故障诊断系统及其使用方法，它包括机组自身的控制系统的振动监测模块和网络模块，它还包括信号采集模块和安装有LabVIEW平台的计算机；网络模块将状态性能信号传输给计算机；信号采集模块设置有信号采集电路和信号处理电路，信号采集电路采集振动监测模块输出的振动信号，经信号处理电路后传输给计算机；通过LabVIEW平台对信号采集电路的采集通道进行设置后，进行数据采集；LabVIEW平台包括实时分析模块、离线分析模块和故障诊断模块；实时分析模块对状态性能信号和振动信号进行在线监测和分析，离线分析模块对记录的数据进行离线分析，故障诊断模块对机组进行故障诊断。本发明专利技术操作简单、诊断精度和效率高，能应用于各透平发电机组的状态监测和诊断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及状态监测和故障诊断系统及其使用方法，特别是关于海洋平台所用的。
技术介绍
燃气透平发电机组是燃气轮机带动电机的发电机组，燃气轮机以其功率大、体积小、效率高、排放气体污染小等优势在航空、航海、发电等领域得到了越来越多的应用，但是，恶劣的工作条件和复杂结构使燃气轮机成为整个发电系统中故障的敏感多发部位，因此，对燃气轮机进行状态监测和故障诊断就显得尤为必要。振动参数常用作燃气轮机报警和紧急停车的指标之一，它包含了燃气轮机大量的运行信息，通过对振动信号的频域变换和分析，可以得到机壳、转子或其它零部件的振幅、频率和相位信息，通过进一步分析处理·与识别，可以了解到燃气轮机的振动机理、故障部位和故障原因。现有的状态监测控制系统一般是针对燃气轮机，而不是针对整个燃气透平发电机组，而且进行故障诊断时一般仅是根据状态性能信号或振动信号，而没有充分利用振动信号并将状态性能信号和振动信号进行融合，导致诊断精度和诊断效率不高。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够充分利用振动信号并将状态性能信号和振动信号进行融合的，诊断精度和诊断效率高的。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案燃气透平发电机组状态监测和故障诊断系统，它包括机组自身配备的控制系统，所述控制系统内设置有振动监测模块和网络模块，所述振动监测模块预留有输出机组振动信号的同轴电缆口，所述网络模块预留有输出机组状态性能信号的网口，其特征在于它还包括信号采集模块和安装有LabVIEW平台的计算机；所述网络模块通过网线将所述状态性能信号传输给所述计算机；所述信号采集模块设置有信号采集电路和信号处理电路，所述信号采集电路通过同轴电缆采集所述振动监测模块输出的振动信号，经所述信号处理电路转换为数字信号，并传输给所述计算机；所述LabVIEW平台安装在所述计算机内，通过所述LabVIEW平台对所述信号采集电路的采集通道进行设置后，进行所述振动信号和所述状态性能信号的采集；所述LabVIEW平台包括实时分析模块、离线分析模块和故障诊断模块；所述实时分析模块对所述状态性能信号和所述振动信号进行在线监测和在线分析，所述离线分析模块对记录的所述状态性能信号和振动信号进行离线分析，所述故障诊断模块对燃气透平发电机组进行故障诊断。所述实时分析模块设置有信号采集设置模块和状态监测模块；所述信号采集设置模块包括有对所述振动监测模块的采集通道进行设置的采集通道单元，对采样频率进行设置的采样频率单元和对燃气轮机转子转速参数进行设置的转速参数单元；所述状态监测模块实时监测所述振动信号和所述状态性能信号；所述实时分析模块还设置有对所述振动信号进行时间波形分析的时间波形模块、频谱分析的频谱分析模块、阶次分析的阶次谱图模块、趋势分析的趋势分析模块、波德图分析的波德图模块、轴心轨迹分析的轴心轨迹模块和瀑布图分析的瀑布图模块；所述离线分析模块设置有对所记录的振动信号进行时间波形分析的时间波形模块、频谱分析的频谱分析模块、阶次分析的阶次谱图模块、趋势分析的趋势分析模块、波德图分析的波德图模块、轴心轨迹分析的轴心轨迹模块和瀑布图分析的瀑布图模块；所述故障诊断模块包括故障特征识别选择单元、诊断结果以及处理方法单元；所述故障特征识别选择单元是获取所述状态监测模块提供的状态性能信号和振动信号，以及所述状态监测模块或所述离线分析模块中的时间波形模块、频谱分析模块、阶次谱图模块、趋势分析模块、波德图模块、轴心轨迹模块和瀑布图模块对振动信号进行分析的故障特征；所述故障特征识别选择单元获取的故障特征包括振动主导频率、常伴频率、振动稳定性、相位特征、振动方向、转子轨迹、振动随转速变化、振动随油温变化、振动随出口压力变化；所述振动主导频率和常伴频率包括的参数有<0. 4N、(O. 4 O. 5) N、(O. 5 O. 99) N、1N、2N、(3 5)N、>5N，N代表燃气轮机转子的转速；所述振动稳定性和相位特征包括的参数稳定、不稳定、无、不明显；所述振动方向包括参数径向、径向和轴向、轴向、无；所述转子轨迹包 括的参数圆或椭圆、椭圆、紊乱无规律、双环椭圆、“8”字型、杂乱且发散；所述振动随转速变化、振动随油温变化、振动随出口压力变化包括的参数不明显、不变、突变、无；所述诊断结果以及处理方法单元是根据特征参数获取单元提供的特征参数与故障诊断库进行比较，进而对故障进行诊断，得出故障概率、可能故障原因、与类似振动故障判别方法和防治方法。所述状态监测模块设置有监测概貌模块、温度模块、振动模块和性能参数模块；所述监测概貌模块，包括有温度单元、发电机单元、压力单元、转速单元和燃料流量单元；所述温度单元显示的温度包括压缩机入口温度、压缩机出口温度、燃烧室平均温度、透平机出口温度、压缩机前端轴承油温、压缩机后端轴承油温、透平机前端轴承油温和发电机推力轴承油温；所述发电机单元显示的量包括发电机的A相、B相、C相电流和平均电流，A相、B相、C相电压和平均电压以及功率；所述压力单元显示的压力包括压缩机入口压力、压缩机出口压力、燃料压力、燃烧室出口压力和透平机出口压力；所述转速单元设置有对燃气轮机转速和发电机转子转速的显示；所述功率单元设置有对发电机功率的显示；所述转速单元对燃气轮机转子的转速和发电机转子的转速进行显示；所述燃料流量单元对燃料流量进行显示；所述振动模块监测振动监测模块I输出的振动信号，显示的振动信号包括压缩机前端轴承、压缩机后端轴承、透平机前端轴承、发电机驱动端轴承和发电机非驱动端轴承的X、Y方向的振动位移，以及显示齿轮箱外壳和齿轮箱轴承的振动位移；所述温度模块，监测所述网络模块输出的温度，包括对透平机出口温度，燃烧室I号 12号火焰筒的温度，燃烧室的平均温度，冷却系统温度，压缩机入口、内部、出口和平均温度，发电机轴承温度，润滑系统前端和箱体的温度，环境温差，发电机的A、B、C段温度，发电机推力轴承温度、驱动端温度、非驱动端温度的显示；所述性能参数模块，监测所述网络模块输出的状态性能信号，包括对压缩机入口的压力、温度和空气相对湿度，压缩机出口的压力和温度，废气出口的压力和温度，发电机的转速和功率，环境空气的温度、大气压力和相对湿度，燃料的流量和成分的显/Jn ο所述的燃气透平发电机组状态监测和故障诊断系统的使用方法，其特征在于1)连接振动监测模块、网络模块、信号采集模块和计算机，启动LabVIEW平台；2)打开实时分析模块的信号采集设置模块，在采集通道设置单元对振动信号的测量类型、物理通道、通道名称、单位、灵敏度、灵敏度单位进行设置，在采样设置单元对采样频率、每通道采样点数和测试名称进行设置，在转速参数设置单元对转速的阈值、脉冲识别、每转脉冲数进行设置；3)在状态监测模块的监测概貌模块或温度模块中，确定透平机出口温度是否超过其相应的阈值；若判断结果为肯定，流程进入步骤4);否则，流程进入步骤5) ;4)确定可能存在的故障有冷却空气通道阻塞、温度调节阀故障、热电偶故障 、透平叶片变形、透平叶片结垢不均、透平密封磨损、过渡段密封片磨损，流程结束；5)在状态监测模块的监测概貌模块中，确定压缩机入口压力是否超过其相应的阈值；若判断结果为肯定，流程进入步骤6);否则，流程进入步骤7) ;6)确定可能存本文档来自技高网...

【技术保护点】
燃气透平发电机组状态监测和故障诊断系统，它包括机组自身配备的控制系统，所述控制系统内设置有振动监测模块和网络模块，所述振动监测模块预留有输出机组振动信号的同轴电缆口，所述网络模块预留有输出机组状态性能信号的网口，其特征在于：它还包括信号采集模块和安装有LabVIEW平台的计算机；所述网络模块通过网线将所述状态性能信号传输给所述计算机；所述信号采集模块设置有信号采集电路和信号处理电路，所述信号采集电路通过同轴电缆采集所述振动监测模块输出的振动信号，经所述信号处理电路转换为数字信号，并传输给所述计算机；所述LabVIEW平台安装在所述计算机内，通过所述LabVIEW平台对所述信号采集电路的采集通道进行设置后，进行所述振动信号和所述状态性能信号的采集；所述LabVIEW平台包括实时分析模块、离线分析模块和故障诊断模块；所述实时分析模块对所述状态性能信号和所述振动信号进行在线监测和在线分析，所述离线分析模块对记录的所述状态性能信号和振动信号进行离线分析，所述故障诊断模块对燃气透平发电机组进行故障诊断。

【技术特征摘要】
1.燃气透平发电机组状态监测和故障诊断系统，它包括机组自身配备的控制系统，所述控制系统内设置有振动监测模块和网络模块，所述振动监测模块预留有输出机组振动信号的同轴电缆口，所述网络模块预留有输出机组状态性能信号的网口，其特征在于它还包括信号采集模块和安装有LabVIEW平台的计算机； 所述网络模块通过网线将所述状态性能信号传输给所述计算机；所述信号采集模块设置有信号采集电路和信号处理电路，所述信号采集电路通过同轴电缆采集所述振动监测模块输出的振动信号，经所述信号处理电路转换为数字信号，并传输给所述计算机； 所述LabVIEW平台安装在所述计算机内，通过所述LabVIEW平台对所述信号采集电路的采集通道进行设置后，进行所述振动信号和所述状态性能信号的采集；所述LabVIEW平台包括实时分析模块、离线分析模块和故障诊断模块；所述实时分析模块对所述状态性能信号和所述振动信号进行在线监测和在线分析，所述离线分析模块对记录的所述状态性能信号和振动信号进行离线分析，所述故障诊断模块对燃气透平发电机组进行故障诊断。2.如权利要求I所述的燃气透平发电机组状态监测和故障诊断系统，其特征在于 所述实时分析模块设置有信号采集设置模块和状态监测模块；所述信号采集设置模块包括有对所述振动监测模块的采集通道进行设置的采集通道单元，对采样频率进行设置的采样频率单元和对燃气轮机转子转速参数进行设置的转速参数单元；所述状态监测模块实时监测所述振动信号和所述状态性能信号； 所述实时分析模块还设置有对所述振动信号进行时间波形分析的时间波形模块、频谱分析的频谱分析模块、阶次分析的阶次谱图模块、趋势分析的趋势分析模块、波德图分析的波德图模块、轴心轨迹分析的轴心轨迹模块和瀑布图分析的瀑布图模块； 所述离线分析模块设置有对所记录的振动信号进行时间波形分析的时间波形模块、频谱分析的频谱分析模块、阶次分析的阶次谱图模块、趋势分析的趋势分析模块、波德图分析的波德图模块、轴心轨迹分析的轴心轨迹模块和瀑布图分析的瀑布图模块； 所述故障诊断模块包括故障特征识别选择单元、诊断结果以及处理方法单元；所述故障特征识别选择单元是获取所述状态监测模块提供的状态性能信号和振动信号，以及所述状态监测模块或所述离线分析模块中的时间波形模块、频谱分析模块、阶次谱图模块、趋势分析模块、波德图模块、轴心轨迹模块和瀑布图模块对振动信号进行分析的故障特征；所述故障特征识别选择单元获取的故障特征包括振动主导频率、常伴频率、振动稳定性、相位特征、振动方向、转子轨迹、振动随转速变化、振动随油温变化、振动随出口压力变化； 所述振动主导频率和常伴频率包括的参数有〈0. 4N、(O. 4 O. 5) N、(O. 5 O. 99)N、1N、2N、(3 5) N、>5N, N代表燃气轮机转子的转速；所述振动稳定性和相位特征包括的参数稳定、不稳定、无、不明显；所述振动方向包括参数径向、径向和轴向、轴向、无；所述转子轨迹包括的参数圆或椭圆、椭圆、紊乱无规律、双环椭圆、“8”字型、杂乱且发散；所述振动随转速变化、振动随油温变化、振动随出口压力变化包括的参数不明显、不变、突变、无； 所述诊断结果以及处理方法单元是根据特征参数获取单元提供的特征参数与故障诊断库进行比较，进而对故障进行诊断，得出故障概率、可能故障原因、与类似振动故障判别方法和防治方法。3.如权利要求2所述的燃气透平发电机组状态监测和故障诊断系统，其特征在于所述状态监测模块设置有监测概貌模块、温度模块、振动模块和性能参数模块； 所述监测概貌模块，包括有温度单元、发电机单元、压力单元、转速单元和燃料流量单元；所述温度单元显示的温度包括压缩机入口温度、压缩机出口温度、燃烧室平均温度、透平机出口温度、压缩机前端轴承油温、压缩机后端轴承油温、透平机前端轴承油温和发电机推力轴承油温；所述发电机单元显示的量包括发电机的A相、B相、C相电流和平均电流，A相、B相、C相电压和平均电压以及功率；所述压力单元显示的压力包括压缩机入口压力、压缩机出口压力、燃料压力、燃烧室出口压力和透平机出口压力；所述转速单元设置有对燃气轮机转速和发电机转子转速的显示；所述功率单元设置有对发电机功率的显示；所述转速单元对燃气轮机转子的转速和发电机转子的转速进行显示；所述燃料流量 单元对燃料流量进行显示； 所述振动模块监测振动监测模块I输出的振动信号，显示的振动信号包括压缩机前端轴承、压缩机后端轴承、透平机前端轴承、发电机驱动端轴承和发电机非驱动端轴承的X、Y方向的振动位移，以及显示齿轮箱外壳和齿轮箱轴承的振动位移； 所述温度模块，监测所述网络模块输出的温度，包括对透平机出口温度，燃烧室I号 12号火焰筒的温度，燃烧室的平均温度，冷却系统温度，压缩机入口、内部、出口和平均温度，发电机轴承温度，润滑系统前端和箱体的温度，环境温差，发电机的A、B、C段温度，发电机推力轴承温度、驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文祥，安维峥，王维民，李毅，金丹，侯广信，吴尧增，徐海波，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油研究总院，
类型：发明
国别省市：