水电机组振动监测及故障分析系统试验研究

【摘要】： 随着电力系统的发展,要求提高水电机组运行稳定性,所以发展机组状态监测与故障分析技术以实施状态检修成为必然要求。本课题在参考国内外监测诊断系统技术现状和研究趋势基础上,采用LabVIEW软件结合高性能的硬件研究开发出一套新型的水电机组振动监测与故障分析系统。 论文首先总结了水电机组的振动故障机理、故障识别方法、监测内容、手段和目前国内外的研究现状,为系统的开发提供了理论基础和方法。 参阅了国内目前投入使用的监测及故障诊断系统,在消化、研究本校上届硕士开发的水电机组监测系统软件已取得成果的基础上,采用模块化、开放化思想改进已有系统,完善并扩展了系统软件功能和配置。 正确、多样的分析方法是实现准确分析振因的前提,所以其中振动信号处理与故障分析功能的实现是整套软件设计的重点,论文在原有系统基础上着重对这部分进行扩展和完善。建立了高效、可靠的振动信号处理及故障分析系统,分析系统包括针对在线振动监测信号的分析部分和离线试验数据查询的分析部分,构成一个完整的分析手段。详细介绍了例如振动信号基频成分计算、小波滤波、时域分析、频域分析、联合时频分析、伯德图、瀑布图、轴心轨迹分析、动态轴线姿态、工况分析等文中采用的振动信号处理算法及故障分析方法的原理、用途,并在文中开发完成的系统中实现了上述功能。 完成了硬件系统数据采集卡及信号调理设备选型,并具体说明了系统硬件设计框架及各部分实现的功能及实施方案。 最后将系统应用于魏家堡水电站2号机组,进行了现场稳定性试验,录制机组振动、摆度波形及相关工况参数,分析了振动监测结果,通过试验验证了系统具有较高的可靠性和稳定性,具备一定的应用前景。 【关键词】：水电机组 LabVIEW 振动监测 故障分析
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TV738
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 水电机组振动监测与故障诊断的目的和意义8-9
• 1.2 国内外状态监测、故障诊断技术的研究现状9-10
• 1.3 水电机组振动监测及故障分析系统的研究现状10-12
• 1.3.1 国内外研究成果及应用情况10-11
• 1.3.2 水电机组振动监测及故障诊断的研究趋势11-12
• 1.4 本文的目的和内容12-14
• 1.4.1 本文的主要目的12-13
• 1.4.2 本文的主要内容13-14
• 2 水电机组振动理论及振动监测内容14-19
• 2.1 水电机组振动机理14
• 2.2 水电机组振动判别方法14-16
• 2.2.1 由振动试验识别振动原因15
• 2.2.2 由振动频率识别振动原因15-16
• 2.2.3 由振动部位识别振动原因16
• 2.3 水电机组振动监测内容及振动标准16-19
• 2.3.1 机组监测内容16-18
• 2.3.2 水电机组的振动标准18-19
• 3 系统采用的故障分析方法及实现19-37
• 3.1 时域信号分析19-20
• 3.2 振动基频幅值与基频相位的计算20-21
• 3.3 频域信号分析21-24
• 3.3.1 傅立叶算法及"谱泄漏"的消除22-24
• 3.4 瀑布图分析24-25
• 3.4.1 定义及原理24
• 3.4.2 主要用途及实现24-25
• 3.5 联合时频分析25-27
• 3.6 伯德图分析27
• 3.7 轴心轨迹分析27-28
• 3.8 机组动态轴线姿态28-30
• 3.9 振动棒图和越限报警30-31
• 3.10 趋势分析31-33
• 3.11 工况分类及分析方法33-34
• 3.12 小波滤波及实现34-37
• 3.12.1 小波分析理论34-35
• 3.12.2 在LabVIEW环境下实现小波滤波的方法35-37
• 4 水电机组振动监测及故障分析系统硬件设计37-42
• 4.1 系统硬件总体结构37-38
• 4.2 数据采集卡及信号调理卡选型38-42
• 4.2.1 数据采集卡38-40
• 4.2.2 信号调理40-42
• 5 水电机组振动监测及故障分析系统软件设计42-52
• 5.1 软件平台---图形化编程语言LABVIEW42-44
• 5.2 故障分析系统设计44-46
• 5.3 用户管理模块设计46-47
• 5.3.1 传感器率定模块46-47
• 5.3.2 硬件管理模块47
• 5.4 数据库管理模块47-52
• 5.4.1 LABVIEW环境下数据库管理方法48-49
• 5.4.2 水电机组状态监测数据库的建立49-52
• 6 宝鸡峡魏家堡水电站2#机组试验52-58
• 6.1 试验装置及测点选择52-53
• 6.2 试验依据的国标及行标53
• 6.3 试验内容53
• 6.4 机组试验数据整理和分析53-58
• 7 结论与展望58-60
• 7.1 总结58
• 7.2 发展与展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 附录 水轮发电机组振动评价国家标准64-66
• 在校学习期间所发表的论文及专利66

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