通过​NI LabVIEW​和​CompactRIO​构​建​发电​设备​的​在​线​诊断​系统

Boris Meško, VESKI

"连续​监​控​振动​及​其它​信号​是​预测​力学​行为​及​效率​的​关键,​且​往往​要求​连续​数据​采集​及​在​线​数据​库​分析。​VESKI 是​一家​致力​于​振动​分析​及​诊断​的​克​罗​地​亚​咨询​公司,​他们​的​CoDiS 监​控​软件​以​NI LabVIEW 及​NICompactRIO 为​核心​工具。"

- Boris Meško, VESKI

挑战:

开发​具有​成本​效益​并且​可靠​的​系统,​实现​对​克​罗​地​亚​发电​站​机械​设备​的​监​控

解决​方案:

采用​基于​美国​国家​仪器​LabVIEW​及​CompactRIO 产品​的​VESKI 计算​机​诊断​系统​(CoDiS)​监​控​软件,​实现​局​域​网​兼容​的​连续​振动​监​控​系统。 ​

作者:

Boris Meško - VESKI
​Ozren Orešković - VESKI
​Ozren Husnjak - VESKI

 

机械​振动​对​旋转​电机​部件​是​有害​的,​在​很多​场合,​极大​的​降低​了​机械​的​可​操作性​和​寿命。​连续​监​控​振动​及​其它​信号​是​预测​力学​行为​及​效率​的​关键,​且​往往​要求​连续​数据​采集​及​在​线​数据​库​分析。

 

VESKI 是​一家​致力​于​振动​分析​及​诊断​的​克​罗​地​亚​咨询​公司,​他们​的​CoDiS 监​控​软件​以​NI LabVIEW 及​NICompactRIO 为​核心​工具。

 

这项​软件​方案​开发,​能够​帮助​11 家​克​罗​地​亚​发电​站​降低​发​电机​维护​及​修理​成本。​当​接手​这项​工作​时,​我们​希望​通过​LabVIEW​及​CompactRIO 来​开发​一个​可以​自​定义​的​系统。

 

 

机器​监​控​及​诊断

对​发电​站​来说​在​线​监​控​系统​是​尤其​必需​的,​它​能够​预测​系统​故障、​识别​系统​运行​中的​不​稳定​性。​监​控​系统​还​能​用于​流线型​的​常规​维护,​从而​保证​长​时期​的​使用,​避免​严重​损失。

 

CoDiS 被​安装​在​克​罗​地​亚、​斯​洛​文​尼亚、​Lagarfoss、​冰岛​的​30 多个​发电​机上。​现代​工业​监​控​系统​通常​要求​采集​振动、​温度、​压力、​流量​等​数据,​并​同时​维护​准确​的​数据​库​管理。​我们​设计​了​CoDiS 来​监​控​转子​振动、​定子​和​基座​动力、​空气​间隙​状态、​电力​产生​过程、​电力​品质​及​大型​旋转​电机​的​水​力学​量。​CoDiS​是​模​块​化​的、​可​调节​的,​能够​根据​用户​需求​设计​及​自​定义。​整个​应用​程序​基于​LabVIEW​开发,​程序​中的​所有​分析​及​数据​库​程序​都​适用​于​自​定义​在​线​监​控​及​数据​采集。

 

系统​通过​CompactRIO 来​实现​同步​诊断​功能​及​保护。

 

CoDiS 包括​四​部分​组​件:

  • CoDiS-​DM (持续​诊断​性​监​控​系统)
  • CoDiS-​TR (瞬时​记录​器)
  • CoDiS-​RT (信​令​及​保护​系统​的​常规​实​时​监​控)
  • CoDiS-​RM (持续​诊断​性​转子​监​控)

 

 CoDiS-​DM

CoDiS-​TR

CoDiS-​RT

CoDiS-​RM

Diagnostic Monitoring

Transient Monitoring

Conventional Monitoring

Rotor Monitoring

Continuous acquisition, analysis, and database recording Continuous acquisition and trigger analysis recording according to trigger Continuous acquisition, analysis, and D/​A conversion; protective functions

Continuous acquisition and analysis of signals on rotor; wireless transfer of all signals from rotor to stator

 

Implementation

Implementation

Implementation

Implementation

Detection and measurement of permanent condition change

Transient recording and detection

 

Application in signaling and protection systems Application in signaling and protection systems

 

系统​配置

采用​CompactRIO 及​美国​国家​仪器​的​FieldPoint,​能够​设计​出​高度​可​配置​系统,​实现​高性能​及​高​可靠性。​CompactRIO 采用​了​可​重新​配置​I/​O(RIO) 的​FPGA 技术,​同时​具备​状态​监​控​及​保护​单元​的​功能。

 

监​控​系统​由​以下​部分​组成:

  • 测量​部件,​包括​所有​传感器​及​数据​采集​硬件
  • 信号​调理​部件
  • CompactRIO 处理​单元,​带​PDA 本地​控制​单元,​用于​数据​采集​及​分析
  • 中央​计算​机,​为​局​域​网​用户​提供​持续​的​数据​库​及​分析​程序

系统​还​包括​以​模拟​输出​或​fieldbus 输出​与​SCADA 系统​进行​通信。

CoDiS 包括​对​以下​特性​的​持续​监​控​及​诊断:

  • 相关​轴​振动
  • 轴承​绝对​振动
  • 转子​轴​向​定位
  • 空气​间隙​最小值
  • 转子​极​磁通量
  • 电量​参数,​如​电流、​电压
  • 相位​对称​性、​功率角
  • 总​谐​波​失真​(THD)
  • 静态、​准​静态​参数
  • 温度​及​过程​参数
  • 水​力学​参数​(功率, η)
  • 有功功率、​无功​功率

 

高压​泵​中​安装​的​状态​监​控​及​保护​单元 – Lagarfoss 岛

配置​CompactRIO 系统​实现​相关​轴​振动​及​转​速​监​控,​同时​提供​超速​保护。​系统​监​控​两​台​水轮发电​机,​每​台​发​电机​都​采用​CompactRIO 作为​处理​单元。

每​台​监​控​设备​包括:

  • 六​个​位移​传感器​用于​相关​轴​振动​测量
  • 两​个​位移​传感器​用于​转​速​测量
  • 一块​9201 模​块​用于​数据​采集
  • 两​块 NI 9265 模拟​输出​模​块​用于​SCADA 信号​测量​趋势
  • 一块​NI 9481 模​块​执行​保护​功能
  • NI cRIO-9002 带 cRIO-9101 嵌入式​可​配置​机箱

CompactRIO 系统​监​控:

  • 六路​模拟​输入​信号,​单位​伏特​(X、​Y 轴​各​三​组​轴承)
  • 两​路​模拟​输入​信号,​单位​伏特​(冗​余​超速​保护)
  • 六路​模拟​电流​输出​信号​(SCADA 趋势)
  • 四路​继电器​数字​输出​信号,​每​个​方向​两​路​(警报​发出​与​解除)

所有​相关​数据,​包括​波形​及​分析​结果,​均​作为​共享​变量​在​网上​共享。​通过​使用​NI 产品,​VESKI 使​发电​站​的​维护​及​修理​成本​降低​了​50%。

 

作者​信息:

Boris Meško
VESKI
​Ulica Dragutina Golika 63
​Zagreb HR-10000
​Croatia
​Tel: +38513667133
​Fax: +38513667155
veski@veski.hr

​ ​VESKI's Computerized Diagnostic System software with NI LabVIEW and CompactRIO assist the vibration monitoring system. ​