应用||水轮机健康诊断与远程运维系统

水轮发电机组是由水轮机驱动的发电机组,容量和转速的变化范围很大，小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型代速发电机多采用立式结构。随着中国制造2025的推进，水轮机企业已经开始实施智能服务战略，改变传统例行维护或意外故障后才维修的作法，通过实时的状态监测与大数据分析提前发现并排除即将出现的故障隐患。

对于其他旋转机械，水轮发电机组具有转速低、故障渐变性强、机械电磁水力因素交替影响等特点。本系统针对中小型水轮发电机组健康诊断和远程运维应用，具有实时在线自动诊断和离线交互式诊断功能，完备的后台数据库管理功能，远程管理与运维功能。功能如下：

1、传感器选型与安装：基于水轮机振动的频率和特点，分别在以下位置布置12个振动传感器：

• 上导X向摆度，上导X向摆度；
• 上机架水平方向振动，上机架垂直方向振动；
• 下机架水平方向振动，下机架垂直方向振动；
• 法兰X向摆度，法兰Y向摆度；
• 顶盖水平方向振动，顶盖垂直方向振动；
• 水导X向摆度，水导X向摆度；

2、采集与分析硬件：系统采用边缘计算架构。边缘计算设备部署在工业现场，将多种设备的巨量数据进行初步分析和特征值，再将结果上传到工业云平台。边缘计算需要适合于现场设备和工艺工程师使用和开发的系统。

详细资料>边缘计算:设备健康诊断与上云一体机

3、分析计算软件：内置FFT等丰富的分析算法，通过配置工具快速实现数据采集，信号滤波，波形测量，时域和频谱分析，设备特征值提取，自定义算法，状态报警等功能；

详细资料>使用WebAccess/MCM进行旋转机械转子不对中故障诊断

4、故障模型与专家库：包含19种常见故障诊断和预测，可以在程序中添加与编辑：

故障模型简介如下：

1. 转子不平衡：是机组最常见的故障，包括发电机转子不平衡、涡轮叶片不平衡、转子部件缺损等；
2. 转子不对中：由于制造误差或安装造成，包括角度不对中、平行不对中、综合不对中等；
3. 转子弓形弯曲：设计制造缺陷、转轴长期停放不当、热态停机时未及时盘车、升速过快或局部摩擦产生温升使转子热变形不均匀。
4. 气蚀剥蚀：由于气泡冲击加工表面造成破坏，产生局部温升、金属剥蚀、噪声和振动；
5. 进水流道不均匀引起的振动，包括蜗壳中的不均匀流场和导叶后的不均匀流场；
6. 卡门涡列：由于卡门涡频与叶片频率的共振产生的振动；
7. 转轮止漏环的压力脉动；
8. 尾水管低频涡带；
9. 机组转频振动和极频振动；

5、远程运维与工业云：通过WebAccess/SCADA对水轮机进行远程实时监测。建立私有云，将积累的运行数据运用数据挖掘工具进行回归分析、聚类、关联规则、神经网络学习等，大数据分析是工业专家预测系统的加持，经过数据关联分析，发现新的故障模型和运行优化方案。目前主要使用数据采集的结构化数据，下一步将现场照片、声音等非结构化数据引入到大数据分析中。数据分析模块和WebAccess/SCADA进行数据链接，进行数据可视化和网络发布。

详细资料>WISE-PaaS 技术白皮书 (节选)

6、系统参考标准

1、《水轮发电机组安装技术规范（GB/T 8564）》

2、《水轮发电机组振动监测装置设置导则（DT/T 556）》

3、《水轮发电机组安装技术规范（GB/T 8564）》

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