基于SIS平台的汽轮机组振动监测及故障诊断系统的研究

摘要

随着我国电力工业科技进步和电力体制改革的深化，发电企业对汽轮机组的振动状态监测与故障诊断技术提出了更高要求。近几年来，大小发电企业都相继进行了厂级监控信息系统的建设。本课题利用LabVIEW编程语言，研究开发了基于SIS（厂级监控信息系统）平台的便携式、低成本汽轮机组振动监测及故障分析系统。
　　 论文首先总结了数据采集理论，以及相关原理、傅里叶变换、时频分析等理论基础知识，介绍了汽轮机振动及其故障的相关知识，为系统的开发提供了理论基础。
　　 论文在利用LabVIEW语言进行程序设计过程中，引入模块化思想，对整个科序功能进行了逐级分层，简化了程序各子模块间的关系，降低了编程难度。监测系统中，利用计算机声卡采集数据，设计数据采集模块，通过对采集的数据进行处理，得到转速和相位信息。在此基础上，设计的信号处理模块采用相关原理处理原始采集的振动信号，分离出工频、半频和倍频振动信号分量。在振动数据的处理方法中，除利用傅里叶变换进行频谱分析外，还在此基础上进行加窗，减少谱泄露。针对汽轮机组监测任务的需要和特点，设计了趋势图、频谱图、波德图等振动特征图显示模块，方便对汽轮机组运行状态进行判断。
　　 论文采用SIS系统的核心-实时关系数据库InSQL Server自带的SQL Server关系数据库作为数据平台，设计并建立了机组运行状态数据管理系统，实现了振动特征量的存取。数据库系统实现了与电厂SIS系统的InSQL数据库的通讯，丰富了汽轮发电机组的诊断数据。
　　 最后，论文采用模糊数学与专家系统相结合的方法，根据汽轮发电机组常见故障原因与征兆之间不同程度的因果关系，在综合考虑所有征兆的基础上，来诊断设备发生故障的可能原因，实现了汽轮机组常见故障的辅助诊断。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 立题背景

1.2 汽轮机组振动监测及故障诊断的发展状况

1.3 本文主要内容

第二章 振动监测及信号处理的基本理论

2.1 振动数据采集理论

2.1.1 振动信号测量的基本概念

2.1.2 数据采集的基本原理

2.1.3 量化过程

2.1.4 整周期采样与同步采样

2.2 振动数据处理与分析技术

2.2.1 相关性

2.2.2 傅里叶变换

2.2.3 加窗傅里叶变换

第三章 汽轮机组振动数据采集与分析系统的开发

3.1 软件开发环境介绍

3.1.1 LabVIEW的优势

3.1.2 LabVIEW简介

3.1.3 LabVIEW 8.2的功能和特点

3.2 数据采集模块的实现

3.2.1 振动数据采集卡-计算机声卡的可行性介绍

3.2.2 数据采集模块程序设计

3.3 振动信号处理模块的实现

3.3.1 振动信号处理流程

3.3.2 隔直子模块

3.3.3 检波予模块

3.3.4 信号分析模块程序及功能验证

3.4 振动数据分析模块的实现

3.4.1 转速计算模块

3.4.2 振幅计算模块

3.4.3 相位计算模块

3.4.4 频谱分析

3.5 振动特征图形及功能模块的实现

3.5.1 时域波形图

3.5.2 频谱图

3.5.3 轴心轨迹图

3.5.4 波特图

3.5.5 趋势图

3.5.6 振动棒图

第四章 数据管理模块设计

4.1 数据库管理系统及开发工具

4.1.1 电厂厂级监控信息系统简介

4.1.2 InSQL实时关系型数据库简介

4.1.3 SQL语言与SQL Server 2000

4.1.4 LabVIEW中的数据库访问技术

4.1.5 LabSQL工具包

4.2 振动数据库设计

4.3 数据管理模块设计

4.3.1 存储模块

4.3.2 读取模块

第五章 汽轮机组振动故障诊断帮助系统的开发

5.1 专家系统及其不确定性

5.1.1 专家系统的功能结构

5.1.2 专家系统中的不确定性

5.2 基于模糊逻辑的不确定处理模型

5.3 故障诊断知识表示及其知识库

5.3.1 故障诊断知识表示

5.3.2 知识库管理系统

5.4 故障诊断模糊推理机

5.4.1 广义模糊诊断推理

5.4.2 多规则支持下故障可能性计算

5.4.3 故障诊断推理系统

第六章 工作总结及展望

6.1 工作总结

6.2 进一步的研究工作

致 谢

参考文献

作者在读硕士期间发表的论文

附录 汽轮机组振动监测及故障诊断系统界面