泵站机组远程状态监测与分析平台研究与实现

论文摘要

为了适应泵站“无人值班、少人值守”的运行模式,提高泵站的运行维护水平,满足南水北调东线工程江苏段泵站维护和管理的需要,研究和开发了泵站机组远程状态监测与分析平台,能够通过网络实现对南水北调18座泵站机组的远程状态监测和分析。首先,在分析状态监测和故障诊断技术的国内外研究现状和发展趋势的基础上,提出了泵站机组远程状态监测与分析系统的功能需求,给出了系统的总体设计方案,描述了系统的硬件组成和软件体系结构。第三章详细介绍了泵站机组现场状态监测系统和远程状态监测代理服务器的设计和开发过程。系统主要由系统配置、数据采集、数据库管理、预处理程序、状态分析程序等模块组成。利用LabWindows/CVI设计并实现了预处理程序和分析程序：预处理程序包括数字滤波、直流消除和软件积分等功能；分析程序具有幅域分析、时域分析和频域分析等分析功能。同时重点介绍了机组监视画面、波形、轴心轨迹、频谱等程序的设计。第四章具体介绍了南水北调东线工程江苏段泵站远程状态监测Web服务器的设计和实现过程。采用Measurement Studio开发的远程状态监测Web服务器提供对泵站机组的远程状态分析、故障诊断、协作会诊等服务,使得远程客户端可以实时观察南水北调东线工程江苏段18座泵站中任一机组状态的信号波形图、频谱图、轴心轨迹图、极坐标图等。最后,介绍了泵站机组远程状态监测与分析系统的测试过程。首先,描述了硬件平台的搭建过程,包括传感器的选择、采集设备的选择和信号调理电路的设计；然后,模拟了转子不平衡、油膜涡动、油膜振荡等泵站常见故障,利用研制的远程状态监测与分析系统进行摆度、振动、转速等状态参数的采集、存储、分析,通过时域波形分析、频谱分析、轴心轨迹分析获得转子不平衡、油膜涡动、油膜振荡等主要故障特征信息。经分析,获得的特征信息与相关资料给出的结果基本相符。测试表明,研制的现场状态监测系统能够实现泵站机组现场状态监测和分析的基本功能,远程监测Web服务器能够满足基于Internet的远程状态监测和分析的基本要求。系统具有显示直观,操作简单方便,对改变泵站的运行、维护和管理模式具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 一、绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 监测诊断技术的研究现状
• 1.2.1 状态监测技术
• 1.2.2 故障诊断
• 1.2.3 远程分析诊断技术
• 1.3 本文的主要工作和研究内容
• 二、泵站机组远程状态监测与分析平台的总体设计
• 2.1 引言
• 2.2 功能需求
• 2.3 总体结构
• 2.4 硬件组成
• 2.4.1 硬件结构
• 2.4.2 机组状态监测常用传感器
• 2.5 软件体系结构
• 三、泵站机组现场状态监测系统设计
• 3.1 引言
• 3.2 开发平台简介
• 3.3 主界面模块设计
• 3.4 系统配置
• 3.5 采集程序设计
• 3.5.1 采集理论
• 3.5.2 采集的软件实现
• 3.6 数据库管理程序设计
• 3.6.1 数据库结构设计
• 3.6.2 数据库表的建立
• 3.6.3 数据库程序设计
• 3.7 预处理程序设计
• 3.7.1 数字滤波
• 3.7.2 消除直流
• 3.7.3 软件积分
• 3.8 分析程序设计
• 3.8.1 幅域分析
• 3.8.2 时域分析
• 3.8.3 频域分析
• 3.9 远程状态监测代理服务器设计
• 四、远程状态监测Web服务器软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 开发平台简介
• 4.3 主控页面
• 4.4 通信程序设计
• 4.5 信号监测
• 4.5.1 主监视图监测
• 4.5.2 当前值监测
• 4.5.3 棒图监测
• 4.6 信号分析
• 4.6.1 时域波形图
• 4.6.2 频谱图
• 4.6.3 轴心轨迹图
• 4.6.4 凝聚分析
• 4.6.5 波德图
• 4.6.6 极坐标图
• 五、系统测试
• 5.1 测试平台
• 5.1.1 测试装置及测点布置
• 5.1.2 传感器选择
• 5.1.3 采集卡选择
• 5.1.4 信号调理电路设计
• 5.2 测试
• 5.2.1 转子不平衡
• 5.2.2 油膜涡动
• 5.2.3 油膜振荡
• 六、总结和展望
• 6.1 本文所做的工作
• 6.2 后续工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读硕士期间发表的文章