[发明专利]大型旋转机组在线状态监测与故障诊断系统

说明书

本发明涉及一种大型旋转机组在线状态监测与故障诊断系统。

随着现代科学技术的迅速发展，各类旋转机组(如汽轮机、发电机、鼓风机、压缩机等设备)日趋大型化、高速化、复杂化，机组的机械效率和自动化水平都有很大的提高。若这些设备在运行过程中发生事故，不仅本身昂贵的设备造成损失，而且致使连续大生产中断，会带来巨大的经济损失和恶劣的社会影响。若对于大型旋转机组的振动、温度、压力等运行状态加以在线监测和诊断，将会避免或减少这种严重后果的产生。

对于大型旋转机组，传统的二次仪表监测已不能满足现实的需要。从六十年代末，国外开始用计算机对大型机组的状态监测和故障诊断的研究，并开发了如美国BN公司的DDM系统、ADRE系统；英国中心发电部的TEM系统；日本三菱公司的MHMS系统以及美国西屋公司的MDC系统等。我国在八十年代也开始进行开发和研究，哈工大提出模糊数学理论实施机组振动分析和故障诊断，开发了MMMD系统；西安交大研制了RMMDS系统等。但在对单个机组的监测系统中，大多以单台计算机加上一些数据采集功能块、前端信号调理功能块、数字量输入功能块、以及模拟量输出功能块等，再与监控软件相配合，来完成对机组的运行状态的数据采集、数据处理、数据显示和存储、数据分析与故障诊断等任务，其负担已十分沉重。因为对于精密故障技术来说要得到一个置信度比较高的诊断结果，是需要大量的分析计算的，显然用一台计算机来完成如此繁重的任务是不合适的。通常情况下都只能做到对信号的初步分析，而对于要求采集大量信号的情况，就只能降低信号采集密度，做不到对机组连续地进行监测，有可能失掉某些重要信息，同时对于在线系统来说其实时性也降低了。

本发明的目的是：设计出一种上、下位工控微机系统，其间通过网卡实现高速通信。用下位工控微机通过高速、智能监测系统承担机组运行状态的实时数据采集与监视；用上位工控微机负责在线信号处理和故障诊断的大型旋转机组在线状态监测与故障诊断系统，这种双机分工负责、并行结构的系统能解决背景技术中存在的问题。

本发明采用的技术方案是，它包括：

1)与1路键相信号和12路(根据需要可扩充)快变信号连接的信号预处理板；

2)信号预处理板，它包括放大整形电路，交、直流分离电路，跟踪滤波电路和放大电路，其中：转轴上的键相信号经由适调电路，隔直、比较、放大电路，光电隔离电路和整形电路后与智能键相板连接；安装在旋转机组上各测点由电涡流传感器产生的振动、位移快变信号，一路经交、直流分离电路中的直流通过电流减法电路，另一路经交、直流分离电路中的减法电路后，连接到跟踪滤波电路，放大电路后与第一块工业级数据采集板连接；跟踪滤波电路的脉冲输入端与智能键相板的可编程计数器输出端相连接；

3)智能键相板，它包括并行接口，单片微机，程序存储器，第一可编程计数器，第二可编程计数器，其中：键相信号经信号预处理板的放大整形电路与单片微机连接；下位工控机经并行接口与单片微机连接；单片微机分别与程序存储器，第一可编程计数器，第二可编程计数器连接，第一可编程计数器的输出连接第一块工业级数据采集板，第二可编器计数器的输出连接信号预处理板中的跟踪滤波电路；

4)与46路(根据需要可扩充)缓变信号连接的第二块工业级数据采集板和第三块工业级数据采集板；

5)1路自检信号分别与第一块、第二块和第三块工业级数据采集板连接；

6)与24路(根据需要可扩充)开关量信号连接的开关量信号采集板，开关量信号采集板，它包括光电隔离电路，整形电路，外围电路，单片微机，并行通信接口，其中：开关量信号经光电隔离电路，然后经整形电路，外围电路，单片微机，并行通信口，与下位工控机连接。

7)第一块、第二块、第三块工业级数据采集板和开关量信号采集板分别与下位工控微机连接；

8)下位工控微机一端经第一块网卡、第二块网卡与上位工控微机连接，第一端与由第一显示器、第一键盘和第一鼠标组成的输入输出设备连接；

9)上位工控微机一端与数字信号处理、分析系统(DSP硬件)连接，另一端与第二显示器、第二键盘、第二鼠标和打印机组成的输入输出设备连接。