汽轮机主辅机在线状态监测与预测维修系统的研究与设计

摘要

在电厂设备的维修领域中,预测维修是近十年发展起来的一门综合性新技术,汽轮机预测维修是其中的研究热点之一。汽轮机、锅炉等主机是发电厂日常生产的关键设备,目前其监测技术已比较完善,可靠性也比较高,而一些汽轮机辅机设备像小汽机、引风机、送风机等往往成为电厂非计划停机的主要原因之一,是电厂设备状态监测的薄弱环节。因此,保证辅机设备的安全运行,开展发电厂汽轮机主辅机的状态监测工作,对于发电厂各设备达到优化检修具有十分重要的意义。
　　 本文设计的汽轮机主辅机在线状态监测与预测维修系统,可以同时监测汽轮机主机及各辅机设备的运行状态。在监测汽轮机辅机运行状态的时候与汽轮机主机采用的是同一个键相信号,而没有再为各辅机设备增加键相传感器,从而节约了硬件成本。系统充分利用了电厂现有TSI系统的传感器缓冲接口采集的汽轮机主机及各辅机的振动状态及转速信息,下位机将其按照UDP数据包的格式打包,以广播的形式定时单向发送到上位机进行数据的处理。上位机按照下位机打包的逆方式将数据取出并按照需要重新组合,经过一定的处理后将数据存储为实时文件与历史数据文件,为电厂的设备检修与故障诊断提供了便利。
　　 在数据处理上,由于汽轮机各辅机设备的运行状态各自独立,与汽轮机主机的键相信号也不同步,即汽轮机主机整周期采样时对应的汽轮机各辅机的采样数据却不一定为整周期。为了能够得到汽轮机各辅机相对比较准确的振动状态及转速信息,本系统对汽轮机各辅机采集数据进行了整周期的截断处理、抛物插值、最后进行了快速傅立叶变化(FFT)得到了较为准确的设备运行状态信息。
　　 本系统的各项功能已基本完成,对于提高发电厂的经济效益,有较高的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.2 电厂设备维修领域现状

1.2.1 国外电厂设备维修领域现状

1.2.2 国内电厂设备维修领域现状

1.2.3 汽轮机组故障诊断技术研究现状

1.3 系统分析

1.4 系统的功能及特点

1.5 系统创新

第二章 振动信号的分析

2.1 波形分析和频谱分析的关系

2.2 振动信号的波形分析

2.2.1 波形分析的基础知识

2.2.2 简单波形的分解

2.3 频谱分析

2.3.1 周期信号的频谱分析-傅里叶级数

2.3.2 非周期信号的频谱分析-傅里叶积分

2.4 振动信号的频谱分析

2.4.1 连续傅立叶变换到离散傅立叶变换

2.4.2 DFT应用中遇到的一些问题及DFT的参数选择

2.4.3 快速傅里叶变换(FFT)

2.5 本系统采取的措施

第三章 汽轮机主辅机信号的分析与处理

3.1 需要测量的物理量

3.2 振动信号的频谱分析

3.3 位移、差胀信号的分析

3.4 汽轮机辅机相关信号的特殊处理

3.4.1 数据预分析

3.4.2 数据处理

3.5 本章小结

第四章 系统的总体设计

4.1 系统概述

4.2 系统下位机

4.3 系统上位机

第五章 系统的具体实现

5.1 系统下位机的数据采集

5.1.1 传感器

5.1.2 传感器的安装及轴心位置建模

5.1.3 数据采集

5.2 下位机与上位机的通讯

5.2.1 Windows套接字

5.3 系统上位机数据处理

5.3.1 数据结构

5.3.2 数据存储

5.4 系统上位机界面实现

5.4.1 主界面及功能简介

5.4.2 系统参数设置界面

5.4.3 事件异常追忆

5.4.4 辅机振动信号频域分析

5.4.5 辅机历史波形分析

5.4.6 辅机振动即时波形分析

5.4.7 轴心轨迹图

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

附录