汽轮机转子在线故障诊断系统

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1、汽轮机转子在线故障诊断系统  摘要：汽轮机转子在线故障诊断是关系到发电厂安全运行的重要课题之一。为此，开发了基于Windows，采用DELPHI语言编程的汽轮机在线故障诊断系统（TRFDS）。其硬件包括传感器、振动数据采集卡和计算机设备；系统软件包括数据采集、振动信号的监测及分析、模糊故障诊断、数据库管理功能模块及其它辅助软件。TRFDS具有操作简单、采集分析速度快、精度高、故障诊断和预测功能较强等特点。模拟实验表明，该系统能满足现场在线监测和故障诊断的要求。关键词：汽轮机；在线；故障诊断；自动化系统 汽轮机是火电厂的核心设

2、备之一。在长期连续高速旋转过程中，汽轮机转子在某些情况下可能出现故障，而汽轮机故障程度不同将引起机组振动。异常振动对安全生产构成了重大隐患，并已经造成了一些严重的设备事故。如1988年我国秦岭发电厂200MW汽轮发电机组的严重断轴毁机事故，就造成了巨大的经济损失。由此可见，汽轮机转子在线故障诊断是关系到发电厂安全运行的重要课题之一。为此，我们开发了基于Windows操作系统、采用Delphi语言编程的汽轮机转子在线故障诊断系统（TRFDS）。1系统的特点TRFDS的主要任务是实现对汽轮发电机组转子的状态监测、报警处理、数据采

3、集、数据管理、数据分析、故障诊断和维护咨询等。TRFDS的特点是：a)能适应大型汽轮机转子在线监测的要求，即精度高，采样、分析速度快，可以满足机组启停监测的要求；b)能满足变转速下整周期采样的要求；c)具有较强的分析、诊断和预报功能；d)操作简便，自动化程度高，同时能直观地显示各种图像和数据，反映振动参数的变化趋势。2硬件配置TRFDS由硬件和软件两大部分组成，硬件部分包括传感器、数据采集卡和计算机等。2.1传感器传感器是实现振动测量的首要环节。传感器的种类很多，TRFDS系统采用电涡流传感器和光电传感器分别测量振动的振幅、

4、相位和转速。汽轮机转子在运行过程中可能发生各种故障，如质量不平衡、摩擦、油膜振荡、气流激振和参数激振等。当汽轮发电机组的转速为3000r/min时，还可能激发分频振动和高次谐波振动。也就是说可能激发1/4基频至8倍频（即12.5～400Hz）的频率振动。通常电涡流传感器的频率响应范围为0～10kHz（1～2dB），能够满足汽轮机发电机的这种频率要求。2.2振动数据采集卡汽轮机转子在运行时，其转速高达3000r/min，因此需要采用高性能的数据采集卡。本系统采用的高速数据采集卡具有高速、高分辨率、实时采样，采样数据可以实时读入

5、PC内存，采样容量仅受PC限制等特点。2.3计算机TRFDS选用Pentium200及以上计算机，并配以高速数据采集卡，其速度快，抗干扰能力强，容量大。此外，还设有打印机和其它外围设备。3软件设计TRFDS的软件包括操作环境（Windows95或Windows98）和分析、诊断软件等。具体分为如下几个模块：数据采集、信号监测分析、故障诊断、数据库管理和其它辅助软件。系统软件的功能框图如图1所示。   3.1语言的选用目前常用的基于Windows的程序开发语言有VisualBASIC，Delphi，VisualC++和C-SD

6、K等，由于在线监测与故障诊断系统需要进行大量的计算和逻辑处理，因此必须具有较快的处理速度。为此，我们分别用以上几种语言编写了循环程序以测定其执行速度，若以Delphi为标准（100%），则各种语言的执行速度如表1所示。由表1可以看出，C-SDK的执行速度最快，随后依次是VisualC++、Delphi和VisualBASIC。显然，对于VisualBASIC，由于其运算速度较慢，不宜用于现场实时使用。而其他三种语言运算速度相差不大，均可以作为开发语言。TRFDS采用Delphi语言。事实证明，该语言功能非常强大。它不仅继承了

7、PASCAL语言中的ObjectPascal的OOP技术，而且吸收了多种编程语言的精华，如：VisualBASIC，PowerBuilder，VisualC++等。因此，它既具有VisualBASIC的快速开发能力，又具有PowerBuilder的强大数据库能力，而且其程序执行速度几乎与VisualC++不相上下。Delphi提供的VCL控件库是在Delphi上开发应用的基石。VCL提供了用于界面设计、数据库、列表框、菜单等的一般控件，还有诸如栅格、表、记事本等实用控件，恰好满足应用程序的需要。Delphi的DATAACCE

8、SS向Delphi提供了用于访问数据库的对象，包括建立连接、访问数据、查询等。使用ODBC标准接口，Delphi也可以访问dBASE和Paradox的文件。而且可以在Delphi的集成环境中进行直接数据库操作，增强了数据操作的直观性。Delphi强大的数据库开发功能使得本系统具有强大的数据