某水电站机组振动摆度监测技术方案 2

1、水电站机组振动摆度监测技术方案水电站水轮发电机组振动与摆度监测装置制造、运输和服务技术方案2014年5月26日目 录1.编制依据及系统概述11.1编制原理11.2设计原则21.3水电厂对在线监测系统的需求31.4系统整体要达到的目标31.5设计制造的行业技术标准32.系统结构及特点52.1系统结构图52.2系统监测内容62.3测点配置63.系统硬件特点73.1上位机系统硬件特点73.2传感器93.2.1摆度传感器93.2.2低频振动传感器（VRS-9）113.4现场安装123.4.1机柜133.4.2摆度传感器143.4.4现地接线盒144.性能保证与参数154.1数据单元设备164.2摆度传

2、感器164.3振动传感器175.设计制造标准175.1采用的技术标准和缩写代号175.2本项目采用的标准176.工厂检验项目及标准176.1检验标准186.2系统出厂测试项目187.性能实验187.1检验标准197.2测试项目197.3管理文件208.工作进度计划208.1设计、制造及运输进度计划表218.2设计、制造及运输进度横道图229.安装与调试229.1安装调试内容和规则229.2现场调试大纲229.3项目自检229.4系统测试229.5试验239.6产生记录239.7安装施工的原则239.8 施工安全技术措施239.9安装调试内容和规则239.10现场调试大纲249.11项目自检24

3、9.12系统测试249.13验收2410供货清单24II 1. 编制依据及系统概述当前我国大中型水电厂正朝着“无人值班(少人值守)”的管理模式发展，为此各水电厂都在努力提高自身的安全经济运行管理水平和自动化程度。而机组运行的状态及其稳定性对电厂、电网的安全经济运行至关重要。及时发现机组存在的隐患和缺陷，有针对性地对机组设备进行维护保养，实施状态维修，建立预测性维修体制等将有助于提高电厂、电网的安全经济运行水平，给电厂、电网带来显著的经济效益。为此，在现有机组运行设备的基础上，特别是在水轮发电机组上安装在线振动监测系统是迫切的、重要的。 我们编写了本技术方案。并就本方案做如下几点说明：1本方案是

4、基于水轮发电机组的结构特点，按照技术要求，结合设备状态检修的需要，充分运用计算机技术、人工智能技术和网络通讯技术等建立的，具有数据反映真实、系统先进可靠、实用性强和极具可扩展性等特点。2本方案由一次传感器（一体化超低频振动传感器、电涡流传感器）、VRS7500振摆监测系统构成，完全能够满足水轮机机组的振动摆度监测的技术要求，并具有极高的性能价格比。成都威尔森科技发展有限责任公司根据文峰水电站机组特点，结合我公司多年从事水轮发电机组在线监测分析诊断的经验，参照贵厂相关技术标准,针对性提交以我公司开发的“VRS7500水轮发电机组在线状态监测”及配套硬件为基础的完整解决方案，并按照招标方的要求详细

5、说明了该方案的功能设计、结构、性能、安装、试验及售后服务等方面的技术要求。“VRS7500水轮发电机组在线监测”是结合水轮发电机组状态监测多年实践经验和技术积累开发出的新一代水轮发电机组在线监测。系统设计中采用了国家专利技术：数字倍频器技术、窗谱校正技术。这些技术的融入充分保证了系统对机组有效信息采集、存储的准确性，在保证数据采集实时、准确的基础上，利用高保真数据压缩技术对数据进行压缩，使得机组信息能够实时、快速的通过internet进行传输。1.1编制原理本系统方案是基于奎屯河三级水电站水轮发电机组的结构特点，结合机组常见故障的机理和特点，提高设备运行的可靠性和降低检修成本是大型发电企业不断

6、追求的目标，在线监测系统的实施将有助于水电厂提高自身的设备管理水平，加快“无人值班（少人值守）”管理模式的发展。 “VRS7500水轮发电机组在线状态监测”能够在线连续监测水轮发电机组运行过程中的振动、摆度、稳定性相关参数及工况参数，并长期记录对设备管理、诊断有用的数据，可以及时识别机组的状态、发现故障早期征兆，对故障原因、严重程度、及发展趋势做出判断，从而可以及时消除故障隐患，避免破坏性事故的发生；提高设备的可靠性、降低检修成本，提高企业综合实力。因此，先进的状态监测必将成为水电厂机组重要的组成部分，对机组的运行、检修起到重要的指导作用；将大大提高机组的安全经济运行水平，带来巨大的经济效益和

7、社会效益。1.2设计原则1.2.1系统的可靠性传感器优先采用国内外著名厂商生产的并有较多应用业绩的产品，同时要充分考虑水电厂机组的特点，选择适合水电站的低频振动传感器，具有针对性和适用性。数据采集单元稳定性好，易维护：采用模块化的专用现场数据采集站，做到免维护；已在工业现场得到长期实践考验。1.2.2系统的先进性系统可逐步扩展（包括硬件和软件）；可以充分利用PC机的软硬件资源；系统的软硬件设计为日后的进一步升级提供便利的条件；高可靠性的软硬件系统及自诊断功能；在信号采集处理上，充分考虑水轮发电机组的信号特性。1.2.3系统的开放性系统应具有良好的兼容性，可以与电厂计算机监控系统和MIS等系统进

8、行通信，实现数据共享。1.2.4实用性和针对性本系统方案是基于文峰水电站水轮发电机组的结构特点，结合机组常见故障的机理和特点，充分运用计算机技术、现代信号处理技术和INTERNET技术建立的，特别是针对电站特定水轮机组的特点和较常发生的故障，从测点的布置、传感器的选择、信号采集硬件的设计、信号的分析处理、等等方面，进行了针对性的考虑和设计。 1.2.5系统集成完整性能与其它系统兼容和信息互享；能够与电站MIS系统、电站计算机监控系统进行通讯。系统的兼容性、扩展性好：能方便地进行系统扩展，对其他类型的监测装置能方便地接入；同时能通过Modbus（包括OPC接口标准CLIENT和SERVER）等协

9、议方便地从监控系统、DCS系统取数据，并能给MIS系统提供数据源1.2.6操作的简单方便性采用人性化的全中文界面，各种不同图谱能很方便地进行切换。1.2.7技术和服务的可靠性强大的售后服务体系：不但提供定期、主动的售后服务，更有长久的软件个性化定制及升级服务；1.3水电厂对在线监测系统的需求要使在线监测系统在现场真正的发挥作用，不但要解决监测系统本身的问题，还要解决如何使用、谁来使用的问题。在线监测系统技术的提高靠设备供应商长期不懈的努力是可以实现的。1.4系统整体要达到的目标1. 实现对水轮机和发电机的在线监测2. 实时掌握水轮发电机组健康状况3. 系统软硬件应为模块化结构，必要时通过功能扩

10、展，可允许接入在线监测系统4. 系统能够采集和处理状态数据、历史数据以及其它的相关信息5. 系统可从工厂实时信息监控系统（MIS）传送或接收数据1.5设计制造的行业技术标准循的主要现行技术标准和规程规范B/T 11805-1999水轮发电机组自动化元件（装置）及其系统基本技术条件DL/T5137-2001电测量及电能计量装置设计技术规程GB3453数据通信基本控制规程GB3454数据终端（DTE）和数据电路终端设备（DCE）之间接口定义JB/T5234工业控制计算机系统验收大纲GB8564-88水轮发电机组安装技术规范DL/T 556-94 水轮发电机组振动监测装置导则GB2887 计算机场地

11、技术要求GB7450 电子设备雷击保护导则DT-470 电力系统实时数据通讯应用层协议IEC255-22-14 电磁兼容性标准 GB/T 17859-1999 计算机信息系统安全保护等级划分准则GB/T 17900-1999 网络代理服务器的安全技术要求GB/T 9386-1988 计算机软件测试文件编制规范GB50171电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范GB50172-92 电气装置安装工程及二次回路中接线施工及安装规范GB/T 12504-90 计算机软件质量保证计划规范GB/T 12505-90 计算机软件配置管理计划规范 GB/T 11457-1995 软件工程术语GB

12、/T 24079-93 软件维护指南GB 8566-88 计算机软件需求说明编制指南GB 8566-89 计算机软件开发规范GB 8567-88 计算机软件产品开发文件编制指南IEC255-21-3 静电放电试验GB3047.1 面板、架和柜的基本尺寸系列国电2002.508号水电厂开展设备状态检修工作的指导意见（国家电力公司总经理工作部）DL/T6191997水电厂机组自动化元件及其系统运行维护与检修试验规程DL/T8622004 水电厂非电量变送器、传感器运行管理与检修规程GB11920-1989 电站电气部分集中控制装置通用技术条件GB/T14598.9 辐射电磁场干扰试验GB191 包

13、装贮运图示标志说明：l 设备在上面所列出的适用标准和规程之下实施和进行试验。l 上述标准中，优先采用中华人民共和国国家标准及水电标准。l 国内标准缺项或不完善时，参考选用相应的国际标准或其它国家标准。l 上述标准或规程与要求有矛盾的地方，以合同文件为准。l 未明确规定上述标准之间存在矛盾的要求，选择的不协调以买方的决定为准。l 使用的标准或规程是最新版或是设计阶段的最新修改版。2.系统结构及特点 “VRS7500水轮发电机组在线监测”已成功应用于国内外各类型水电站，如福堂水电站、刘河坝水电站、水口水电站、凤仪水电站、溪古水电站、斜卡水电站、云鹏水电站等上百家电力企业。 2.1系统结构图根据文峰

14、电站水轮机机组装置的要求，可选用每台机组配置1套VRS7500,3台系统共用1个标准的机柜，机柜尺寸为：宽X厚X高=8006002260mm，屏体颜色由买方提供标准色卡确定（有照明）图1 VRS7500振摆监测系统拓扑现场数据采集VRS7500和现场显示单元安装在主厂房发电机层相应机组段；直接从传感器端取得原始监测信号，进行信号的调理、采集；生成并存储机组的各种暂态和稳态数据；生成丰富的专业诊断图谱；并进行与服务器及其他监测系统的数据通讯； 状态服务器可安装在机柜内，也可以安装在中控楼计算机室内；进行数据的存储与管理、数据的网上传输与发布，负责对现地采集装置的设置与管理，以及其它的信息管理，同

15、时又做为工程师工作站使用；现场数据采集和监测分站可统一挂入现场MIS网，并通过MIS网进行数据通讯，也可以铺设专用的数据光缆进行通讯。2.2系统监测内容水电机组由于体积较大，运行工况的多变性，其监测内容也相当复杂，其中稳定性监测是水电厂最为注重的内容。根据文峰水电站水轮机组的特点，结合电厂现有的网络资源，并在充分考虑监测系统的测点配置的基础上，确定了“水电机组振摆监测及分析系统”系统总体结构图。水机组振摆监测由VRS7500水机摆度监测仪、德国申克IN-081摆度传感器和VRS-9低频振动传感器构成。 2.3测点配置序号测点名测点数（单机）合计1主轴承垂直振动132导轴承垂直振动133上机架水

16、平振动134上机架垂直振动135上导轴承摆度（垂直、水平）266下导轴承摆度（垂直、水平）267下导轴承摆渡（垂直、水平）268合计10303.系统硬件特点VRS7500水轮发电机组在线监测保护系统由显示系统和采集系统组成，采集系 统采用模块化结构，导轨安装模 式，系统在安装、维护简单、可靠 性高，是高新科技的结晶，是机电 一体化产品，显示系统采用 10.4 英寸触屏液晶,具有独创性。由于是模块化结构，每个模块独立工作，具有单独的 CPU，其中某一通道或 某一模块故障不会影响其他通道或其他模块正常工作，用户仅需自行更换发生故 障的模块即可解决此类故障。由系统每个模块的独立性，比传统（把显示、采

17、集、 变送、通讯等集成在一起）的监测保护系统更可靠、易维护、降低了维护成本等 功能和特点： 10.4 英寸触摸液晶显示，为用户提供就地显示、报警功能；系统提供 Modbus、TCP/IP 通讯串口。能方便地进行系统扩展，对其他类型的监测装置 也能方便地接入系统； 画面采用组态方式 USB 数据转存接口； 采用 128MB 大容量的 FLASH 闪存芯片存贮历史数据，掉电永不丢失数据； 采用高性能的动态 A/D 采集卡，最高采样频率可达 23k/秒；每通道通道具有缓冲信号和 4-20mA 信号输出；每通道都可设置一级、二级报警；通过面板指示灯，方便了解现场信号及装置自身的故障。包括：数据采集错，

18、转速信号 无效，各振动通道信号无效，各慢变通道无效等。振动采集监测模块 该监测模块负责采集振动传感器信号。可以接入速度、加速度、位移、电涡流等传感器信号。模块包括信号预处理单元、低通跟踪抗混频滤波器及单片机系统其性能指标如下：采样速率：200KHZ； 输入信号：速度、加速度、位移、电涡流传感器； 测量精度：转速1r/min，振动1m，轴位移、胀差0.01mm其它 17200h2.2状态监测子系统平均故障间隔时间MTBF 27200h2.3其中I/O单元模板平均故障间隔时间MTBF 50000h2.4电源、模件及信道MTBF 34000h2.5信道平均故障时间 12h年2.6电源系统平均故障时间

19、 4h年2.7机组状态监测系统可利用率99.97%2.8设备平均故障排除时间 0.5h5.性能保证与参数5.1数据单元设备序号主机VRS75001制造厂名称成都威尔森2型号VRS7500主要技术参数1) 模块化、便于维护，减少现场易损部件。2) 调理板采用内置结构：排除干扰。3) 采用大型的FPGA（大规模可编程逻辑器件）硬件技术。4) 分散风险： FPGA负责采集存储，独立工作，互不干扰；5) 完善的系统自检功能，通过面板指示灯，方便了解现场信号及系统自身的故障。包括：串口初始化错，MODBUS通讯错，TCP/IP通讯错，数据采集错，转速信号无效，各振动通道信号无效等。1.采集通道16+22

20、.数据采集方式连续采集3.最高采集速度500KHz4.实际系统的采集速度2.2M/S5.AD转换精度16Bit6.转速测量范围02000r/min7.外部通信接口COM RS232/4858.采集装置外形尺寸（长宽深）485267160mm9.工作电源100W10.功率消耗65W11.环境温度范围-10-9012.相对湿度范围0955.3摆度/键相传感器序号制造厂德国申克1.型号IN-0812.频响范围020KHz（-3dB）3.测量范围1-3mm4.量程2mm5.灵敏度8mV/m6.非线性误差17.温度飘移0.1/8.工作温度-401809.安装方式支架固定10.防护等级IP6611.误差满

21、足API670要求5.4振动传感器序号制造厂成都威尔森1.型号VRS-92.频响范围0.5200Hz（-3dB）3.测量量程1mm4.灵敏度8mV/m5.灵敏度误差56.工作温度-30807.外壳方式全密封防水放油8.安装方式固定座固定9.防护等级IP6610.误差满足API670要求6.工厂检验项目及标准6.1检验标准JB/T5234工业控制计算机系统验收大纲GB/T 17189-1997水力机械振动和脉动现场测试规程DT-470 电力系统实时数据通讯应用层协议GB/T7626-1998电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验GB50171电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规

22、范GB50172-92 电气装置安装工程及二次回路中接线施工及安装规范GB/T5161.9-2002电气装置安装工种质量检验及评定规程IEC255-21-3 静电放电试验GB3047.1 面板、架和柜的基本尺寸系列GB191 包装贮运图示标志GB/T14598.9 辐射电磁场干扰试验6.2系统出厂测试项目1系统设计、制造、调试、拷机记录2系统联调是否正常运行3转子试验台测试各通道是否正常4振动台测试各通道数据是否准确，误差范围5抽查传感器是否合格6内部接线是否符合标准7服务器各种软件是否安装齐全8发货清单9工程任务单是否下发10施工方案是否合理11施工人员是否符合要求12设备外观检查13每套设

23、备通电试验包括特性曲线及参数的测定14装置正组试验15绝缘电阻测量试验16连续通电试验17按有有关标准需进行的试验18装置温、湿度特性试验19抗震性能试验20传感器性能试验21按国家标准进行电磁兼容性试验22各项功能试验23控制盘检查24控制盘通电试验25软件的所有功能试验7.性能实验7.1检验标准GB/T 9386-1988 计算机软件测试文件编制规范GB/T 12504-90 计算机软件质量保证计划规范GB/T 12505-90 计算机软件配置管理计划规范 GB/T 11457-1995 软件工程术语GB/T 24079-93 软件维护指南GB 8566-88 计算机软件需求说明编制指南G

24、B 8566-89 计算机软件开发规范GB 8567-88 计算机软件产品开发文件编制指南7.2测试项目1系统设计方案2软件界面是否符合要求3界面操作是否顺畅，有无bug4数据库能否正常存储数据5界面刷新速率能否达到要求6操作系统软件是否正版7配套操作软件是否齐全8系统使用说明是否齐全7.3管理文件本公司在设计、制造的全过程中的质量控制严格按照ISO9000的系列标准进行，有完整的安装质量控制要素和调试文件，每个项目进行中层层把关，明确专门负责人；为每一个用户建立一份完备的用户档案；为每一个工程建立一份完备的工程档案，还有持续不断地跟踪管理。部分管理文件举例如下：1工程采购与验收流程2工程任务

25、单3采购合同评审记录4技术协议及销售合同评审记录5售前管理规范6工程项目施工流程7项目自检单8发货工作流程9开工会议流程10验货工作流程11项目现场安装工作流程12工程项目验收考核流程8.工作进度计划8.1设计、制造及运输进度计划表序号项目名称设计完成所需时间（天）制造完成所需时间（天）运输完成所需时间（天）备注1项目总体方案设计72详细方案设计73软件代码编写74采购产品材料155集成、装配76出厂调试、拷机147交货运输5正常情况下最短设计、制造及运输总周期35天8.2设计、制造及运输进度横道图序号设计制造时间规划（周）123456781011121总体方案计划2设计联络会的召开3详细方案

26、的设计（包括设计图纸的绘制、产品说明书的编制等）4软件代码的编写5采购产品材料及相关设备6集成装配7出厂调试、拷机8交货运输9.安装与调试9.1安装调试内容和规则技术服务包括以下方面的指导和监督（但不局限于以下方面）l 设备的结构、安装、拆卸、调试和试验；l 设备的操作、运行和维护；l 设备检修、故障分析；l 投标人建议的其它内容；l 专用工具、专用吊具的使用，备品备件的保管。l 设备的移交和培训l 现场的安全注意事项和劳保l 现场应该注意的其它规章制度9.2现场调试大纲投标人按标书技术规范的要求，提交详细的现场调试大纲，包括试验内容及程序、试验步骤、试验设备等。l 采集站设置调试：在将采集站

27、的网络调试通之后，通过服务器对采集站的地址等做更改和设置l 服务器端组态调试：n 设置好采集站，启动程序，采集站数据成功传送至服务器n 按对方要求对通道进行设置（包括通道名称，报警值设定等）n 对总貌图进行组态调试。9.3项目自检根据项目自检单完成项目自检，确保每一路接入信号有效正确，完成项目自检单9.4系统测试项目调试完成后，工程项目经理根据项目自检单完成项目自检后，联合用户工程师进行项目测试，并生成系统现场测试纪录；工程现场测试记录包括VRS8000系统信号对照表，将所监测数据与DCS系统数据对照，进行合格检验，并生成对照表。9.5试验完成现场各项试验要求，并有详细的记录和试验报告。9.6产生记录工程现场测试纪录9.7安装施工的原则我方现将严格按照甲方招标书中的内容进行组织和施工，首先生产环节严格把关，由研发和质量控制部门对出厂设备做好标准的测试和拷机工作，并将形成完整的测试报告及出厂验收报告交于公司相关负责人与甲方。工程部负责人将挑选熟悉水电现场有过施工经验的专业工程师为甲方提供现场指导安装服务。指导人员要在公司参与设备的出厂调试和验收工作，并做好相应的记录。并由其与甲方相关人员沟通完成施工的相关细则，我方定期对工程人员进行安全施工、文明施工的培训。9.8 施工安全技术措施设计生产过程中严格执行招标书或行业的相关安全标准和防护等级要求，做到设备不存在安全隐患。施工人员严