CN104596574A - 大型水力发电设备远程诊断服务平台装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大型水力发电设备远程诊断服务平台装置，该***基于物联网，互联网技术及计算机技术借助云服务平台开发了由电厂的、监测服务中心及远程用户组成的跨区域远程诊断装置。本装置在发电机组内植入温度、油位、流量、压力、振动摆度及电性能等相关传感器，经现场数据采集器，将传感器采集的模拟信号、送人到电厂数据管理服务器，通过云服务平台将数据发送到制造厂远程诊断服务平台，该平台调取相应数据完成发电机电性能、水轮机水力性能、机组温度、振动等监测。本套装置将电站用户与制造厂运行信息融为一体，通过互联网相关技术专家可以随时随地观测到机组的运行状况，保证电站的正常运行。

Description

大型水力发电设备远程诊断服务平台装置

技术领域

本发明涉一种大型水力发电设备远程诊断服务平台装置。

背景技术

大型电力设备是电力***中的重要设备，通常对电站机组的监测只是电厂内部自己独立监测，不能和制造厂达到机组信息资源共享，在2009年俄罗斯萨扬-舒申克水电站由于一个螺杆疲劳折断而没有及时发现，导致机组故障延伸，最终酿成机毁人亡的悲剧，在国内也常有类似小事故发生，给国家带来了巨大的经济损失；电站目前大多采取计划检修的策略，没有信息指导下的检修缺乏针对性，这样容易出现“维修不足”与“维修过剩”的情况，因而造成了停机时间过长，维护成本过高；由于电站和制造厂信息不能共享，因而造成了电站的经验运行，影响了机组的运行寿命，通过建立机组运行信息共享，才能优化电站的运营模式，对制造厂可以得到及时的产品质量反馈，可以提高产品的质量水平，还可以根据机组的诊断信息，预先安排机组备品备件的生产，保证机组的及时维修；对机组进行状态监测可以及早发现设备存在的隐患和缺陷，有目的的进行设备的维修保养，然而状态检修需要依托各方面的知识，单独依靠电厂的专家是远远不够的，必须能够与制造厂家，科研院所等部门协作，充分利用异质资源，实现远程协同故障会诊。因此亟待需要开发有关机组运行状态远程监测装置。

发明内容：本发明的目的是提供一种应用物联网技术、互联网技术，计算机技术研制了机电一体化装置应用于水力发电设备全方位远程测量的大型水力发电设备远程诊断服务平台装置。本发明的技术方案为：一种大型水力发电设备远程诊断服务平台装置，由温度传感器P1、液位传感器P2、流量传感器P3、压力脉动传感器P4、振动传感器P5、摆度传感器P6、电性能传感器P7、数据采集器U1、电厂数据管理服务器U2、云服务平台U3、检测中心服务器U5、Web服务器U6、客户端计算机U7…Un及展示大屏幕S1构成，在被测发电机组内植入感知器件，其中温度传感器P1选用RTD双元件铂金属型热电偶，用于实时检测机组各个部件的温度情况，包括：推力轴承、上导轴承、下导轴承及水导轴承的瓦温、上导油冷却器进出口油温温度、推导油冷却器进出口油温温度、空冷器进出口温度、空冷器供排总水管温度、定子绕组温度、上齿压板及下齿压板的温度；液位传感器P2选用KSR-BNA-DN10,安装在轴承的每个油槽内，用于检测轴承的润滑情况；流量传感器P3选用EFT-W用于检测冷却器进出口水流量；压力脉动传感器P4选用CN61M，分别用于检测无叶区压力脉动、顶盖下压力脉动、蜗壳进口压力脉动、尾水管上游压力脉动及尾水管下游压力脉动；摆度传感器P6采用型号为IN-081涡流型振动检测器，分别安装在电站机组的上导轴承、下导轴承及水导轴承处，用于采集大轴摆度的相关数据；振动传感器P5分别安装在上机架、下机架、定子机架及顶盖处，型号为MLS-9速度型检测器，用于采集振动相关数据；同时定子铁芯处安装有型号为PCB 352B型电磁振动检测器，用于采集定子铁芯振动相关数据；电气性能传感器P7分别选用型号为DHC01A、XRNP1-12KV，用于线电压、电流电气参数；数据采集器U1选用型号为TN8000，将感知器件采集的模拟量信号转换为数字量信号存储在电厂数据管理服务器U2内，通过云服务平台U3及相应的接口程序U4将远程数据准确地传递到检测中心服务器U5内，服务器U5按照功能划分为实时数据库DB1、应用数据库DB2、历史数据库DB3、标准样本数据库DB4及故障模型数据库DB5，通过诊断软件对数据进行分析处理，本装置部署了网络服务器U6，服务器U5将需要发部的信息自动转入到网络服务器U6，通过互联网将网络服务器U6的信息传输到客户端计算机U7…Un，同时客户端U7还能将信息传送到大屏幕S1上，方便展示观测。

技术效果

本发明利用物联网技术、互联网技术实现了软硬件一体化。通过温度传感器、液位传感器、流量传感器、压力脉动传感器、振动摆度传感器、电性能传感器、数据采集器、现场服务器、检测中心服务器、诊断软件、Web服务器、客户端计算机及大屏幕，通过部件间的有机集成，基于互联网实现异地远程对发电机组全方位的实时监测；经过ANSYS对应力场、电磁场等分析计算而确定的传感器安装位置，能够保证传感器采集数据的精度及质量；通过远程诊断装置软硬件资源将监测的测点信息与构建的健康样本和故障模型进行运算，依靠知识工程思想实现智能化诊断和远程故障评估；大屏幕的使用方便了制造专家、设计专家及相关行业专家进行会诊，通过将软件智能诊断的结果与专家根据分析数据及相应波形得出的故障判断相融合，共同确定故障的最终原因及维修方案，提高机组故障诊断的精确度；远程诊断装置通过网络网将机组运行信息传递给远程客户或相关技术分析人员，从而达到对机组的远程监测目的。制造厂专家及相关科研院校专家通过浏览器便可随时随地观测到机组的运行情况，突破了地域限制，提高了机组故障诊断的效率；通过项研究成果，对电厂而言可以优化电站运营模式，快速反应，降低维修成本，为机组的安全运行提供了技术支撑，增强客户的满意度；对于制造厂而言通过信息共享，可以得到及时准确的产品质量反馈，挖掘潜在市场，提高服务质量。

本发明通过专家经验、电厂运行经验、维修经验、应用了知识工程的思想形成故障参考模型，将事故模型与分类数据进行比对处理；对警示及报警数据进行事件事故分析处理；在此基础上进行故障溯源分析找出故障产生的原因；根据趋势分析进一步寻找出故障产生的影响因子；通过以上***进行归集进行智能化评测，形成故障分析报告信息反馈给电厂及制造厂。

附图说明

图1远程诊断服务装置***架构

图2软件***流程图

图3机组传感器分布图

图4发电机定子温度传感器布置图

具体实施方式

如图1所示的一种大型水力发电设备远程诊断服务平台装置，由温度传感器P1、液位传感器P2、流量传感器P3、压力脉动传感器P4、振动传感器P5、摆度传感器P6、电性能传感器P7、数据采集器U1、电厂数据管理服务器U2、云服务平台U3、检测中心服务器U5、Web服务器U6、客户端计算机U7…Un及展示大屏幕S1构成；如图2所示，在被测发电机组内植入相应感知器件，其中温度传感器P1选用RTD双元件铂金属型热电偶，用于实时检测机组各个部件的温度情况，包括：推力轴承14、上导轴承1、下导轴承6及水导轴承8的瓦温、上导1油冷却器进出口油温温度、推导14油冷却器进出口油温温度、空冷器9进出口温度、空冷器9供排总水管温度、定子绕组4温度、上齿压板10及下齿压板11的温度；定子绕组4、上齿压板10及下齿压板11的温度传感器具体安装位置如图4所示；液位传感器P2选用KSR-BNA-DN10,安装在轴承的每个油槽内，用于检测轴承的润滑情况；流量传感器P3选用EFT-W用于检测冷却器进出口水流量；压力脉动传感器P4选用CN61M，分别用于检测无叶区12压力脉动、顶盖下13压力脉动、蜗壳进口14压力脉动、尾水管上游15压力脉动及尾水管下游16压力脉动；如图3所示，摆度传感器P6采用型号为IN-081涡流型振动检测器，分别安装在电站机组的上导轴承1、下导轴承6及水导轴承8处，用于采集大轴摆度的相关数据；振动传感器P5分别安装在上机架2、下机架5、定子机架3及顶盖7处，型号为MLS-9速度型检测器，用于采集振动相关数据；同时定子铁芯处4安装有型号为PCB 352B型电磁振动检测器，用于采集定子铁芯振动相关数据；电气性能传感器P7分别选用DHC01A、XRNP1-12KV，用于线电压、电流电气参数；数据采集器U1选用TN8000，将感知器件采集的模拟量信号转换为数字量信号存储在电厂数据管理服务器U2内，通过云服务平台U3及相应的接口程序U4将远程数据准确地传递到检测中心服务器U5内，服务器U5按照功能划分为实时数据库DB1、应用数据库DB2、历史数据库DB3、标准样本数据库DB4及故障模型数据库DB5，通过诊断软件对数据进行分析处理，其流程图如图2所示。本装置部署了网络服务器U6，服务器U5将需要发部的信息自动转入到网络服务器U6，通过互联网将网络服务器U6的信息传输到客户端计算机U7…Un，同时客户端U7还能将信息传送到大屏幕S1上，方便展示观测。本***借助多种商业化软件共同开发完成，需要前台注册后台认证的安全机制，开发了接口程序，完成跨数据库的数据整合，提供在线数据源，同时将数据存储于历史数据库，当机组运行状态时，调取在线数据源，当机组停机状态时，则调取历史数据库的数据源，根据国际与国家标准行业标准及相关产品合同约定建立的标准样本数据与数据库中的数据进行比对，比对后将机组的状态分为健康、警示及报警三种状态；通过专家经验、电厂运行经验、维修经验、应用了知识工程的思想形成故障参考模型，将事故模型与分类数据进行比对处理；对警示及报警数据进行事件事故分析处理；在此基础上进行故障溯源分析找出故障产生的原因；根据趋势分析进一步寻找出故障产生的影响因子；通过以上***进行归集进行智能化评测，形成故障分析报告信息反馈给电厂及制造厂。本装置还部署了网络服务器，注册并认证成功的用户通过互联网在异地便能观测到相应权限的机组运行状况；为方便制造专家、设计专家及相关行业专家进行会诊，通过展示大屏幕S1可以动态展示机组的实时运行状况，大屏幕由32块32寸LCD彩色液晶面板矩阵排列组成，当机组出现故障时，可以将软件智能诊断的结果与专家根据分析数据及相应波形得出的故障判断相融合，共同确定故障的最终原因及维修方案。

Claims (3)

1.一种大型水力发电设备远程诊断服务平台装置，其特征是：由温度传感器P1、液位传感器P2、流量传感器P3、压力脉动传感器P4、振动传感器P5、摆度传感器P6、电性能传感器P7、数据采集器U1、电厂数据管理服务器U2、云服务平台U3、检测中心服务器U5、Web服务器U6、客户端计算机U7…Un及展示大屏幕S1构成，在被测发电机组内植入感知器件，其中温度传感器P1选用RTD双元件铂金属型热电偶，用于实时检测机组各个部件的温度情况，包括：推力轴承、上导轴承、下导轴承及水导轴承的瓦温、上导油冷却器进出口油温温度、推导油冷却器进出口油温温度、空冷器进出口温度、空冷器供排总水管温度、定子绕组温度、上齿压板及下齿压板的温度；液位传感器P2选用KSR-BNA-DN10,安装在轴承的每个油槽内，用于检测轴承的润滑情况；流量传感器P3选用EFT-W用于检测冷却器进出口水流量；压力脉动传感器P4选用CN61M，分别用于检测无叶区压力脉动、顶盖下压力脉动、蜗壳进口压力脉动、尾水管上游压力脉动及尾水管下游压力脉动；摆度传感器P6采用型号为IN-081涡流型振动检测器，分别安装在电站机组的上导轴承、下导轴承及水导轴承处，用于采集大轴摆度的相关数据；振动传感器P5分别安装在上机架、下机架、定子机架及顶盖处，型号为MLS-9速度型检测器，用于采集振动相关数据；同时定子铁芯处安装有型号为PCB 352B型电磁振动检测器，用于采集定子铁芯振动相关数据；电气性能传感器P7分别选用型号为DHC01A、XRNP1-12KV，用于线电压、电流电气参数；数据采集器U1选用型号为TN8000，将感知器件采集的模拟量信号转换为数字量信号存储在电厂数据管理服务器U2内，通过云服务平台U3及相应的接口程序U4将远程数据准确地传递到检测中心服务器U5内，服务器U5按照功能划分为实时数据库DB1、应用数据库DB2、历史数据库DB3、标准样本数据库DB4及故障模型数据库DB5，通过诊断软件对数据进行分析处理，本装置部署了网络服务器U6，服务器U5将需要发部的信息自动转入到网络服务器U6，通过互联网将网络服务器U6的信息传输到客户端计算机U7…Un，同时客户端U7还能将信息传送到大屏幕S1上，方便展示观测。

2.根据权利要求1所述的一种大型水力发电设备远程诊断服务平台装置，其特征是：所述的网络服务器通过大屏幕可以动态展示机组的实时运行状况，展示大屏幕S1由32块32寸LCD彩色液晶面板矩阵排列组成，当机组出现故障时，可以将软件智能诊断的结果与专家根据分析数据及相应波形得出的故障判断相融合，共同确定故障的最终原因及维修方案。

3.根据权利要求1或2所述的一种大型水力发电设备远程诊断服务平台装置，其特征是：***带有前台注册后台认证的安全机制，开发了接口程序，完成跨数据库的数据整合，提供在线数据源，同时将数据存储于历史数据库，当机组运行状态时，调取在线数据源，当机组停机状态时，则调取历史数据库的数据源，根据国际与国家标准行业标准及相关产品合同约定建立的标准样本数据与数据库中的数据进行比对，比对后将机组的状态分为健康、警示及报警三种状态。