一种新型的水电机组振动摆度在线状态监测仪

　　1　引　言

　　水轮发电机组是一种旋转机械设备,同其它的旋转机械一样,在运转中出现振动是不可避免和完全消除的,这种振动对机组运行的效率和安全都会造成不同程度的影响,对于幅度过大的振动,将对机组本身及其基础和周围的建筑物甚至对整个水电厂的安全带来重大威胁。因此对水力机组振动进行监测对于保证发、用电设备安全和提高工作效率都是一个重要手段。由于LonWorks网络采取了配置1500 V直流隔离变压器隔离等适合于工业现场环境等措施,具有很强的抗干扰、抗振动性能,适合于水电厂等较恶劣的工业环境。另外,由于LonWorks网络功能很强大,采用它可以简化系统结构,提高数据传输速率。笔者设计了一种基于LonWorks的水电机组振动摆度在线状态监测仪,它通过对运行中水力机组的振动、摆度、压力脉动等进行在线监测或受控监测,获取各种表征水力机组稳定性参数数据,并根据这些数据分析机组当前状态,以及监视机组缺陷的缓慢变化过程,为机组状态检修提供良好的稳定性参数依据,避免盲目地停机试验和检修,同时也为机组的运行调度提供可靠的信息。

　　2　系统结构

　　监测仪内置2个相对独立的信号采集节点,配合2个独立的A/D转换模块,分别承担对振动、摆度、脉动、鉴相等模拟量的采集任务,采集结果由LonWorks通讯控制节点依据LonTalk协议传向Lon网,再通过LonTalk协议转换器,传向工控机(IPC),由IPC上的监测诊断系统根据获取的参数数据对机组的当前状态进行分析和故障诊断。系统结构框图如图2—1所示。

　　2·1　信号调理模块

　　在实际测量过程中,由于现场电磁环境非常复杂,因此为了保证测量的稳定可靠,在信号进入分析处理模块前对其进行前置预处理,即是对传感器送来的信号进行隔离、放大、滤波、电平转换、电平移动等必要的调理,将所有的通道信号都转换为可进一步处理的0~+10 V直流电压信号。信号调理工作由双口隔离放大模块完成。

　　2·2　A/D转换模块

　　8通道并行A/D转换模块以Neruon 3150神经元芯片为控制核心完成A/D转换,Neruon3150有两种可并行工作的I/O对象,一种是并行I/O对象(Parallel I/O Object),一种是多总线I/O对象(Muxbus I/O Object),并行I/O对象适合与处理器进行连接,多总线I/O对象既可与处理器又可与其它设备相连接。考虑现场对数据的要求及性价比等因素,采用了多总线工作方式。多总线I/O对象有8根地址/数据复用线和3根控制线(锁存信号、读信号和写信号),这种I/O对象可使神经元芯片控制所有的读写操作,从而减轻了协议的工作负担并向用户提供了一个易用的接口。其结构如图2—2所示。