汽輪機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)開發(fā)

滕炎甫+鄭凱

摘 要：汽輪機(jī)可以把蒸汽的能量而轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的一種設(shè)備，其擁有極為廣泛的應(yīng)用范圍，尤其是的電力行業(yè)中，汽輪機(jī)發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。該文通過對(duì)汽輪機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的介紹，指出的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)所存在的一些不足之處，提出構(gòu)建基于Windows操作系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的數(shù)據(jù)管理及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī) 數(shù)據(jù)管理 開發(fā)

詵⒌緋е？汽輪機(jī)是最為重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一。并且，汽輪機(jī)是在非常長(zhǎng)的周期中，一直不停地高速運(yùn)轉(zhuǎn)。在一些外界和自身因素的影響下，會(huì)出現(xiàn)一定的故障，給企業(yè)帶來極大經(jīng)濟(jì)損失。目前，我國(guó)對(duì)于汽輪機(jī)的數(shù)據(jù)管理與監(jiān)測(cè)中，也引進(jìn)了相對(duì)先進(jìn)的數(shù)字化系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)管理與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，多是通過下位機(jī)的模式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。所采用的下位機(jī)可以進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)收集工作，通常將下位機(jī)設(shè)置在汽輪機(jī)的監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)。而上位機(jī)則對(duì)所收集的數(shù)據(jù)加以分析與管理，同時(shí)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行中的故障進(jìn)行判斷，通常將上位機(jī)設(shè)置在監(jiān)控中心。這種采用上位機(jī)與下位機(jī)的運(yùn)行方式，數(shù)據(jù)管理與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與被監(jiān)測(cè)的汽輪機(jī)依舊采取一對(duì)一的方式進(jìn)行配置，也不便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行集中式的管理，無(wú)法真正發(fā)揮出數(shù)據(jù)管理與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能。另外，采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)管理與系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，幾乎均是基于文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方式，在數(shù)據(jù)管理過程中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的共享數(shù)據(jù)。對(duì)于數(shù)據(jù)的查詢時(shí)，也相對(duì)復(fù)雜與繁瑣。而對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行故障的判斷與分析，是要依據(jù)非常多的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來完成的，只有收集到了實(shí)時(shí)、真實(shí)的數(shù)據(jù)，才可以對(duì)信號(hào)加以處理與分析，最后準(zhǔn)確地對(duì)故障進(jìn)行判斷。所以，基于此，研發(fā)了基于Windows操作系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的數(shù)據(jù)管理及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)收集、分析、監(jiān)測(cè)與處理。

1 系統(tǒng)的構(gòu)成

在此系統(tǒng)之中，能夠同時(shí)對(duì)不同的汽輪機(jī)組進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、管理與監(jiān)測(cè)，其整體的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

其中A/D板和相應(yīng)的監(jiān)測(cè)用主機(jī)通過ISA槽相連接，每一個(gè)A/D板收集對(duì)應(yīng)汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)，同時(shí)完成對(duì)收集數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作。其能夠同時(shí)管理與監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)的數(shù)量，可以依據(jù)主機(jī)之中ISA槽數(shù)量來進(jìn)行調(diào)整。不同的汽輪機(jī)，能夠依照所需進(jìn)行監(jiān)測(cè)的內(nèi)容，例如：汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)、軸徑、向振動(dòng)、瓦振、熱工參數(shù)以及脹差等，而隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2 系統(tǒng)所具有的功能

2.1 智能化的數(shù)據(jù)信息采集功能

在此系統(tǒng)之中，能夠依照不同的汽輪機(jī)所擁有的運(yùn)行狀況，而使用各異的數(shù)據(jù)信息采集方法，以完成對(duì)不同汽輪機(jī)的數(shù)據(jù)采集工作。能夠達(dá)到16通道信號(hào)同步的進(jìn)行整同期、等速間隔等不同的數(shù)據(jù)信息采集方式，并且系統(tǒng)之中還安裝有能夠調(diào)節(jié)拐點(diǎn)的抗混跟蹤濾波裝置，可以完成對(duì)相關(guān)振動(dòng)信號(hào)的32倍頻采集工作。每一次單個(gè)通道能夠采集512、1024或者2048點(diǎn)。

2.2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能

通過棒狀圖形以及數(shù)字的形式，來直觀呈現(xiàn)出不同通道所收集的實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)信息，能夠?qū)崟r(shí)地在線反映出不同汽輪機(jī)設(shè)置的測(cè)點(diǎn)、不同測(cè)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)、軸芯軌跡等相關(guān)內(nèi)容。并且，當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生異常波動(dòng)時(shí)，還可以及時(shí)發(fā)出聲、光等報(bào)警信號(hào)。

2.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析以及診斷功能

對(duì)不同的汽輪機(jī)啟動(dòng)與停止以及正常運(yùn)行過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過頻譜方法加以分析，并得出相應(yīng)的頻譜圖像、瀑布圖像等，對(duì)不同汽輪機(jī)實(shí)時(shí)的運(yùn)行情況加以全面診斷。同時(shí)，將發(fā)生故障時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至“黑匣子”之中，便于以后更加全面、細(xì)致地進(jìn)行分析，可以更加精確判斷出轉(zhuǎn)子質(zhì)量出現(xiàn)的失平衡、不對(duì)中以及裂紋等各種易出故障。同時(shí)，可以分析得出不同故障所發(fā)生的原因，給出相應(yīng)解決方案。

2.4 數(shù)據(jù)管理功能

在該系統(tǒng)之中，所包含的數(shù)據(jù)庫(kù)有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)、停機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)以及歷史數(shù)據(jù)庫(kù)等4個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，擁有一樣的關(guān)系結(jié)構(gòu)組成，即時(shí)間，1-m號(hào)振動(dòng)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)值，1-n號(hào)熱工測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)值。并將時(shí)間信息當(dāng)成是數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系結(jié)構(gòu)之中的主鍵，可以通過時(shí)間數(shù)據(jù)來對(duì)不同的記錄進(jìn)行識(shí)別。若是汽輪機(jī)處于正常的工作狀態(tài)，系統(tǒng)則會(huì)按設(shè)定的時(shí)間，對(duì)波形數(shù)據(jù)信息進(jìn)行儲(chǔ)存。而若是汽輪機(jī)處于異常工作狀態(tài)，系統(tǒng)則會(huì)對(duì)每一組的波形數(shù)據(jù)信息進(jìn)行儲(chǔ)存。時(shí)域波形數(shù)據(jù)庫(kù)之中，關(guān)系結(jié)構(gòu)是時(shí)間，1-m號(hào)振動(dòng)波形數(shù)據(jù)信息。在上述關(guān)系結(jié)構(gòu)之中，同樣將時(shí)間數(shù)據(jù)信號(hào)當(dāng)成是主鍵，可以通過時(shí)間數(shù)據(jù)來對(duì)不同的記錄進(jìn)行識(shí)別。在汽輪機(jī)的運(yùn)行過程中，會(huì)對(duì)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息記錄。在汽輪機(jī)運(yùn)行異常記錄數(shù)據(jù)庫(kù)中，關(guān)系結(jié)構(gòu)為時(shí)間，測(cè)量位置名稱，異常數(shù)據(jù)值。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在設(shè)定的時(shí)間間隔會(huì)對(duì)開量及關(guān)量，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的記錄，其數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系結(jié)構(gòu)為時(shí)間，測(cè)量位置名稱，動(dòng)作之前所具有的狀態(tài)，動(dòng)作之后所具有的狀態(tài)。

2.5 趨勢(shì)以及報(bào)表分析和輸出功能

對(duì)汽輪機(jī)的運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分級(jí)劃分與管理，并分析每1小時(shí)、每1天以及每1月的趨勢(shì)。同時(shí)，做出日?qǐng)?bào)表以及月報(bào)表。能夠通過圖形以及報(bào)表等各種形式，對(duì)信息進(jìn)行輸出。另外，用戶還能夠?qū)ο到y(tǒng)再次進(jìn)行開發(fā)，從而更好適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)各種的需求。

3 系統(tǒng)的硬件

3.1 傳感裝置

應(yīng)當(dāng)依照不同測(cè)量數(shù)據(jù)信號(hào)所具有的特征，而選擇適宜的位移、加速度、壓力、電流等不同種類與型號(hào)的傳感裝置。

3.2 A/D轉(zhuǎn)換板

所采用的A/D轉(zhuǎn)換板，應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)16通道慢變信號(hào)以及16通道快變信號(hào)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集工作。在慢變信號(hào)的每一通道之中，都設(shè)置上光電隔離裝置。所采用的A/D轉(zhuǎn)換裝置具有的精度是12bit±（1/2）LSB，所具有的轉(zhuǎn)換時(shí)長(zhǎng)是2μs。

3.3 監(jiān)測(cè)主機(jī)

此系統(tǒng)之中，所采用的監(jiān)測(cè)主機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)無(wú)故障使用高達(dá)4萬(wàn)個(gè)小時(shí)以上。

4 系統(tǒng)的軟件

在此系統(tǒng)之中，完成了相應(yīng)的組態(tài)化參數(shù)設(shè)定，不僅對(duì)工廠的運(yùn)行參數(shù)、汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)以及不同通道的相關(guān)設(shè)置，而且系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)模塊以及數(shù)據(jù)庫(kù)模塊等均能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)的組態(tài)設(shè)定。所以，此系統(tǒng)可以更容易再次的擴(kuò)容，同時(shí)具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

5 結(jié)語(yǔ)

該汽輪機(jī)數(shù)據(jù)管理以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不僅涉及的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)潔，同時(shí)擁有較高的技術(shù)水平，可以更好適用于汽輪機(jī)的數(shù)據(jù)管理與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作之中。現(xiàn)在此系統(tǒng)已被應(yīng)用于汽輪機(jī)的實(shí)際數(shù)據(jù)管理工作之中，其所具有的可靠性及準(zhǔn)確性都能夠達(dá)到相應(yīng)的要求，為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了有力保障。

參考文獻(xiàn)

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