一种核电应急柴油发电机组故障诊断装置及系统

摘要

本发明涉及一种核电应急柴油发电机组故障诊断装置及系统，它由数据采集装置，上位机系统，数据库，工控机、打印机等组成，数据采集装置通过ModbusTCP通讯与上位机进行数据传输；上位机系统包含机组监测、故障诊断、预防性维修、启动及加载、历史记录、振动及扭振监测等功能；数据库内部存储和管理上位机系统传送过来的机组参数；工控机与打印机相连，用户可在线进行设备管理及打印。本发明集机组监测与故障诊断、数据分析与存储、设备维保等功能于一体，能够有效提高核电应急柴油发电机组的自动化管理水平，实现机组全寿命期的系统服务，有利于核电厂提高安全经济运行水平。

说明书

技术领域

本发明涉及柴油发电机组故障诊断技术领域，特别涉及一种核电应急柴油发电机组故障诊断装置及系统。

背景技术

核电站用柴油发电机组作为核电站的应急电源，机组常年处于热备用状态，当核岛发生丧失外电源之后能够自动起动向供电设备供电，保证核电站关键设备的正常运行。除此之外，机组需进行定期试验，以保证应急情况下柴油发电机组可以正常使用。

目前，传统的核电应急柴油发电机组仅具备画面参数显示、报警提示一些基本功能，功能单一，更无法及时自动发现机组当前故障原因和缺陷，机组设备进行维护保养的针对性较差。对核电普通运维人员来说，大部分机组故障需要现场凭借经验进行判断，自动化水平较低，也不具有动态故障诊断、预防性维修、启动及加载曲线自动记录、历史数据查询等功能，不利于提高核电站运维人员的工作效率，机组的历史信息也无法获得，造成机组历史信息无据可查，不利于核电厂提高安全经济运行水平。

发明内容

本发明针对现有传统核电应急机组在故障诊断功能和运行维护方面存在的难题，提出了一种核电应急柴油发电机组故障诊断装置及系统，它能够实现应急柴油发电机组的故障诊断、系统监测、预防性维修、启动及加载曲线、历史数据记录、振动及扭振分析等功能。

为达到上述技术目的，本发明提供了以下技术方案：

一种核电应急柴油发电机组故障诊断装置及系统，包括：数据采集装置，数据库，上位机系统，工控机，打印机等部分组成。数据采集装置通过Modbus TCP通讯与上位机进行数据传输；数据库内部存储和管理上位机传送过来的参数；用户可在线进行数据库数据管理。

数据采集装置采用NI硬件，由机箱及模拟量、开关量模块，能够采集发电机组电压电流、转速、开关量停机项等，其中开关量通道分辨率不低于1.0ms，具有应急柴油发电机组启动和跳闸记录时开关量变位情况的动态故障记录功能，包括开关量变位通道号、开关量变位时刻(日期，小时，分，秒，毫秒)及变位状态。A/D转换精度不低于12位，通过Modbus TCP协议向诊断系统上位机软件传输数据。其他机组参数通过TCP/IP与机组控制柜系统通讯获得。

本发明数据库采用SQL SERVER 2012，数据库存储机组的故障诊断模型数据，历史数据，起停机数据，事件记录数据、设备预防性维修数据等。

本发明上位机系统采用LABVIEW 2018专业版开发，软件功能模块包括机组系统实时监测子系统、故障诊断、预防性维修、启动及加载曲线、历史事件记录等组成，参数均与数据库内部关联，用于对应急柴油发电机组状态监测分析及诊断。

本发明机组系统监测由燃油系统、滑油系统、冷却水系统、进排气系统、启动空气系统和机组振动监测系统组成，各子系统共同组成完整的状态监测系统。

本发明故障诊断模块包含机组所有故障停机模型，当机组产生某项停机项时，自动调取数据库中故障模型与当前的运行数据对比，排除正常运行范围内的参数，剩下的对应故障诊断结果。

本发明预防性维修模块包含柴油机、发电机及辅助设备维保计划，能够定期提醒用户进行机组相关设备维保。运维人员在机组初始安装完成后和完成维护后将设备信息录入预防性维修数据库(如：维修计划，运行时间更新)，预防性维修模块将根据设备状态信息和运行参数为设备制定更新后的维护保养计划，提示维护人员对设备进行定期保养。

本发明诊断装置及系统具备应急柴油发电机组启动曲线、加载曲线自动记录功能。

启动曲线界面主要记录内容：启动信号时刻，启动所用时间，以及转速和电压。启动曲线显示从机组接收到启动命令前5秒开始，记录55秒。每次机组启动曲线将自动保存，可查询及打印。

加载曲线界面主要记录内容：每步的加载时刻，以及电压、电流、频率、转速、加载功率(若有)和功率因数。每次加载曲线将自动保存，可查询及打印。

历史记录模块具备机组操作事件记录、历史报警记录，帮助运行人员查看机组运行情况。

诊断装置振动监测子系统由机组振动传感器、扭振传感器及上位机扭振分析系统组成，能够采集机组振动及扭振数据，方便用户进行振动及扭振分析。

本发明自动生成机组定期试验报告，能够在机组定期试验期间自动采集相关试验数据，并直接发送至打印机进行打印。

和现有技术相比，传统的应急柴油发电机组仅具备画面参数显示、报警提示等基本功能，更无法及时发现机组当前故障原因和缺陷，机组故障需要现场凭借经验进行判断，自动化水平较低，本发明提出一种核电应急柴油发电机组故障诊断装置及系统，包含故障诊断、系统监测、预防性维修、启动及加载曲线、历史数据记录、振动及扭振分析等，这些功能共同组成应急柴油发电机组的综合监测及故障诊断服务。本发明实现了集实时数据采集与处理、在线数据分析与存储、监测与故障诊断于一体的功能，能够有效提高应急柴油发电机组的自动化水平，提高核电站运维人员的工作效率，实现核电应急机组全寿命期的服务，更有利于核电厂提高安全经济运行水平。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1为本发明的诊断装置及系统原理结构示意图。

图2为本发明的上位机主界面。

图3为本发明滑油进机压力故障诊断逻辑图。

具体实施方式

本实施方案参照图1及2，一种核电应急柴油发电机组故障诊断装置及系统，数据采集装置采用NI CompactDAQ系统，由CDAQ-9189机箱，信号采集卡件主要以下几部分组成：

1、发电机电压测量卡件NI 92423通道

2、发电机电流测量卡件NI 92463通道

3、模拟量采集卡件NI 920816通道(±20mA)

4、数字量采集卡件NI942632通道

5、转速采集卡件NI 93618通道

6、振动及扭振采集卡件NI 92344通道

NI C系列模拟量、开关量卡件，能够采集发电机组重要运行参数：发电机电压电流、机组转速等模拟量及机组保护停机SOE开关量，其中开关量卡件通道分辨率不低于1.0ms，具有应急柴油发电机组启动和跳闸记录时开关量变位情况的动态故障记录功能，包括开关量变位通道号、开关量变位时刻(日期，小时，分，秒，毫秒)及变位状态。

A/D转换精度不低于12位，通过Modbus TCP协议向诊断系统上位机软件传输数据。机组其他相关参数从机组PLC控制系统通过TCP/IP通讯获得。

诊断装置及系统数据库采用SQL SERVER 2012标准版，据库内存储机组的所有故障诊断模型数据，历史数据，起停机数据，事件记录数据、设备预防性维修数据等。

本发明上位机采用LABVIEW 2018专业版开发，软件功能模块包括机组系统监测子系统、故障诊断、预防性维修、启动及加载曲线、历史事件记录等组成，参数与数据库内部关联，用于对应急柴油发电机组状态监测及故障诊断。

本发明机组系统监测子系统由燃油系统、滑油系统、冷却子系统、进排气系统、启动空气系统和机组振动监测系统组成，各子系统共同组成机组完整的实时状态监测。

本发明故障诊断模块包含机组所有故障停机模型，当机组产生某项停机项时自动检查该故障模型下的所有可能原因，自动调取数据库中实时参数与当前的运行数据对比，排除正常运行范围内的参数，剩下的对应故障诊断结果。

以润滑油进机压力为例，当机组产生润滑油压力低、润滑油压力过低报警信号时，报警项框变色，点击此两项报警项弹出二级菜单列出故障原因：油底壳缺油、滑油滤器堵塞、滑油温度过高、滑油机带泵损坏、安全阀故障、燃油进入滑油、滑油管路泄漏严重、滑油压力开关故障，然后根据其他信息(油底壳液位、滑油滤器压差、滑油出机温度)确定或排除相应故障原因，其他无法确定或排除相应故障原因作为待检查项。故障判断逻辑见图3。

本发明预防性维修模块包含柴油机、发电机及辅助设备维保，能够定期提醒用户机组相关设备维保。机组初始安装完成后和完成维护后将设备信息录入预防性维修数据库(如：维修计划，运行时间更新)，预防性维修模块将根据设备状态信息和运行参数为设备制定更新后的维护保养计划，提示维护人员对设备进行定期保养。

本发明诊断装置及系统具备应急柴油发电机组启动曲线、加载曲线记录功能。

启动曲线界面主要记录内容：启动信号时刻，启动所用时间，以及转速和电压。启动曲线显示从机组接收到启动命令前5秒开始，记录55秒。每次机组启动曲线将自动保存，可查询及打印。

加载曲线界面主要记录内容：每步的加载时刻，以及电压、电流、频率、转速、加载功率(若有)和功率因数。每次加载曲线将自动保存，可查询及打印。

本发明历史记录模块具备机组操作事件记录、历史报警记录，帮助运行人员查看机组运行情况。

本发明的诊断装置振动监测子系统由机组振动传感器、扭振传感器及上位机扭振分析系统组成，能够采集机组振动及扭振数据，方便用户对机组进行振动及扭振参数分析。

本发明装置整体采用柜式结构，液晶显示器安装于工控机柜面，工控机及打印机均安装于控制柜内部，型号如下：

1、液晶显示器IDS-3221WG-25FHA1E 21.5"研华

2、工控机IPC-610L/AIMB-701VG/I7-2600/16G/500GSD/DVD研华

3、打印机822G-RM Printrex

本发明自动生成机组定期试验报告，能够在机组定期试验期间自动采集相关试验数据，并直接发送至打印机进行打印。以上所述，本发明显著提高了核电应急柴油发电机组的自动化水平，适用于核电应急机组全寿命期的服务。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。