石泉水电站机组在线监测系统设计方案

石泉水电站机组在线监测系统设计方案内容摘要：

需要根据每台机组监测的参数数量和信号类别来确定 ,一般振动、摆度、压力脉动等稳定性参数共用一个数据采集单元。 为方便就地监视和维护 ,机柜内应配置 1 个工业液晶显示器。 机柜内还应配置一套交直流双供逆变电源装置 ,以提高电源可靠性。 机柜内还需配置一套传感器电源装置 ,为各传感器提供工作电源。 为实现网络通讯 ,一般机柜内还需配置光纤交换机。 根据测点配置情况 ,每台机组的机柜内需放置 TN8000 数据采集箱 1 台、15〃工业液晶显示器 1 个、光纤收发器 1 个、传感器电源模块 1 套、端子及辅件等。 数据采集站设备配置清单如下 : 序号 设 备 名 称 规格型号 生产厂家 单位 数量 备 注 1 振动、摆度、压力脉动 数据采集箱 TN8001 华科同安 套 1 2 工业液晶显示器 51G BENQ 台 1 3 机柜内传感器电源及辅件 TN8016 华科同安 套 1 4 光纤收发器台湾 台 1 5 键盘、鼠标国产 套 1 6 盘柜 2200 800 600 国产 个 1 TN8000 数据采集箱 TN8000 数据采集箱是数据采集站的核心设备 ,主要负责各种信号的采集、存储和数据处理 ,并进行实时监测和分析 ,同时对相关数据进行特征参数提取 ,得到机组状态数据 ,完成机组故障的预警、并将数据通过网络传至数据服务器 ,供进一步的状态监测分析和诊断。 TN8000 数据采集单元采用模块化结构 ,具有多重容错和抗干扰技术 ,采用先进的硬件设计和制造工艺 ,已有 400 多台应用在水电、火电机组上 ,具有高度的可靠性 ,已在工业现场得到长期实践考验。 TN8001 振动摆度压力脉动数据采集箱 振动、摆度、压力脉动及工况参数均可由 TN8004 快变量采集模块采集 ,每块模块可采集 8 个通道 ,每个数采箱可最多配置 6 块快变量模块 ,即 48 个快变量参数。 根据石泉水电站机组的测点配置情况 ,每台机组需要配置 1 个 TN8001振动摆度压力脉动数据采集箱 ,测量模块配置可根据最终监测参数确定。 另外 ,每个采集箱还需配置键相模块 1块 (1通道 /块 )、继电器输出模块 1块 (16路 /块 )、系统板与存储板各 1 块。 通过 TN8001 数据采集箱的数据采集 ,系统可以得到不同工况下信号各频段范围内的准确可靠的实时数据 ,为后续分析和 故障诊断提供可信的状态数据。 通过继电器输出模块 ,TN8000 系统可向外输出 16 路独立的继电器信号 ,继电器信号逻辑可组态。 TN8001 振动摆度压力脉动数据采集箱配置 : 备 用 继电器输出模块 模拟量输出模块 模拟量输入模块 压力监测模块 振动监测模块 振动监测模块 摆度监测模块 键相模块 系统板 存储板 TN8001 智能高速数采箱 TN8000 数据采集箱模块化结构特点 TN8000 数据采集箱采用标准的积木式模块化结构 ,可以热插拔。 由框架、系统板和各种采集模块组成。 每个 TN8000 智能数据采集箱所需的数据采集板的类型和数量可根据现场传感器的数量、信号类型进行灵活配置。 智能数据采集箱中各模块均可独立工作 ,其中某一通道或某一模块的故障不会影响其他通道或其他模块正常工作。 某一模块发生故障时用户仅需自行用备用模块更换即可。 采集箱内提供导轨以便于插拔 ,模块安装后可用紧固螺钉锁紧以防止误插拔。 具有安装、维护、更换方便、可靠性好的特点。 各采集模块前面板每个通道均具有通道 OK 指示灯 ,通道正常工作时指示灯为绿色 ,当某一通道或某一采集模块出现故障时 ,对应 OK 指示灯就会熄灭。 TN8000 数据采集箱采集模块 TN8000 智能数据采集箱可以提供多种采集模块 : 快变量监测模块用于采集各种摆度、振动、压力脉动和工况信号。 键相模块用于采集键相 /转速信号。 空气间隙模块用于采集空气间隙信号和磁通量信号。 继电器输出模块用于输出报警信号或保护动作信号。 系统板用于协调各采集模块工作 ,并提供串行通讯接口和以态网络接口 ,与外部设备进行通讯。 存储模块用于存储数据采集箱有关程序和部分机组状态数据。 TN8000 硬件技术特点 模块化结构 ,系统扩展 、安装、维护方便 ,可靠性高。 基于计算机中断技术、 DMA 技术、 FIFO 技术及最新模拟数字电子技术开发的硬件系统 ,保证了数据采集的实时性、准确性和可靠性。 整周期控制电路采用新颖的自适应锁相环技术 ,避免了在信号分析中的泄漏效应和栅栏效应。 采集电路采用了先进的自动跟踪抗混滤波器和自适应放大电路 ,减少了混叠误差和量化误差 ,保证了采样精度。 键相采集板采用了阀值电平自动跟踪电路 ,克服了必须经常调整阀值电平的麻烦 ,提高了系统的可靠性。 采用多重容错、自诊断和抗干扰技术 ,保证系统安全可靠。 对机组的振动、摆度、压力脉动、发电机空气间隙和磁通量信号进行同步整周期采样 ,确保采集数据的实时、同步和完整。 一次采样 32 个周期 ,确保能够捕捉水轮机组特有的低频随机信号。 采样频率可通过设置软件进行设备 ,可满足现场的不同需要。 采用多种硬件故障检查手段 ,包括上电自检、周期自检和用户启动自检。 各采集模块均提供通道 OK 指示灯和采集板正常工作指示灯 ,当某一通道或某一采集模块出现故障时 ,对应 OK 指示灯就会熄灭 ,同时在显示器画面上就会出现硬件故障报警指示。 硬件稳定性 :存储单元采用电子盘存储 ,没有硬盘和风扇等易损部件 ,可保证系统稳定可靠运行 ,并具有较高的抗震能力。 硬件独立性 :数据采集单元及各采集模块均可独立运行 ,用户进行的数据监测与分析不会影响采集单元的正常运行。 TN8000 数据采集箱性能指标 序号 项目 指标 1 CPU 及其主频 工业级板载超低功耗 Intel 处理器 , 2 内存 1GB 3 最大支持采集快变量通道 TN8001: 48 个稳定性参数 ,2 个键相通道 TN8002: 28 个气隙和磁通量参数 ,2 个键相通道 4 数据采集方式 等相位整周期采样和等时间间隔采样 ,支持连续采样 5 最高采集速度 200kHz 6 AD 转换精度 16Bit 7 记录容量 16GB,电子盘 8 转速测量范围 1~1000r/min 9 外部通信接口 100M 以态网 RJ45 口和 RS232/485 串口 10 外部设备连接接口 键盘、鼠标、 VGA 11 采集装置外形尺寸 (长宽高 ) 423 162 mm 12 实际配置的操作系统 Windows2020 13 电源 /功耗 输入电源 :47~63Hz, 180~264VAC, 整机功耗 :200W 工作温度 :10~75℃ TN8016 传 感器供电电源 每个数据采集站配置 1 套 TN8016 传感器供电电源 ,为各种传感器提供直流工作电压 ,该电源采用工业级线性电源模块 ,能满足为所有类型传感器提供电源。 传感器供电电源指标参数如下 : 序号 项目 指标 1 输入电压 交流 220V 2 输出电压 +24V,3A 24V,1A 177。 12V,各 1A 3 其他特性 每个通道均可独立供电 ,提供短路保护功能 ,相邻通道互不影响。 工业液晶显示器 每个数据采集站配置 1 个工业液晶显示器 ,供现地进行实时监测、分析及系统 维护使用 ,该液晶显示器采用 BENQ公司的 17寸工业级液晶显示器 ,性能指标如下 : 序号 项目 指标 1 显示设备类型 17 寸 TFT 2 设备外形尺寸 (长宽厚 ) 338mm 331mm 136mm 3 实际显示区尺寸 (长宽 ) 305mm 230mm 4 最高分标率 1024 768 5 最高支持色彩数 1620 万 上位机设备及其它外设 电站 4 台机组在线监测系统共用一套上位机系统。 每套上位机系统包括服务器及相关网络设备。 根据状态监测系统的需要 ,上位机系统需配置以下设备 : 序号 设备名称 数量 单位 备注 1 状态数据服务器 1 套 2 WEB 服务器 1 套 3 打印机 1 台 4 单向安全隔离装置 1 套 5 工业以太网交换机 1 个 6 上位机网络柜 1 个 7 光纤收发器 5 套 状态数据服务器 状态数据服务器用于存储和管理从各数据采集箱传送过来的机组实时状态数据、历史状态数据及各特征数据 ,并能根据相关数据进行自动分析和诊断。 它同时也可以接收其他数据采集系统的数据 ,具有很好的扩展性和兼容性。 与GPS 的通讯也由状态数据服务器负责。 状态数据服务器也可 供现场工程师进行相关系统设置和监测分析工作。 由于全厂所监测机组的所有状态数据均需存储在状态数据服。