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国信集团靖江发电厂机组远程振动在线监测与故障诊断系统技术方案甲方：国信集团靖江发电厂乙方：江苏方天电力技术有限公司2013年09月10日1项目背景汽轮发电机组、汽动给水泵、一次风机、送风机、引风机等旋转设备作为电力生产的关键设备，其运行的安全可靠性越来越受到电厂的重视。首先，作为高速旋转机械设备，发生振动故障轻则影响设备出力，重则导致设备损坏，机组非计划停机，甚至人生伤亡事故；其次，电厂目前采用的计划检修模式，成本高，效率低，往往造成设备欠修或过修，严重降低了设备的利用率和可靠性。通过使用主机、辅机远程振动监测和故障诊断系统对重要发电设备的振动状态进行在线监测，业主可以实时了解设备的运行状态，避免点检的不连续性，及时发现振动异常，并提供丰富的故障信息数据供工程技术人员或远程专家分析，及时给出诊断结论和处理方案，避免发生重大安全事故，保障设备安全性、可靠运行。2编制依据本技术协议书的编制依据是江苏方天电力技术有限公司（以下简称乙方）为国信集团靖江发电厂（以下简称甲方）2台600MW汽轮发电机组、4台汽动给水泵、4台一次风机、4台引风机、4台送风机配置远程振动监测和故障诊断系统的技术要求。乙方根据甲方的重要旋转发电设备振动在线监测和故障诊断系统技术要求，提出了以江苏方天电力技术有限公司远程振动监测与故障诊断系统（Vibro9000）及配套软件、硬件为基础的完整的系统解决方案。并按照甲方要求详细说明了该方案的系统软硬件配置、技术性能和工程服务等。3技术方案3.1系统简要说明Vibro9000振动在线状态监测与故障诊断系统集状态监测和在线振动分析、诊断管理、数据远传于一体，融合了传感器、动态信号高速采集与处理、计算机应用等技术的高科技、智能型产品，为机组安全建立起了一套严密的监控保护体系。系统通过对机组连续监测和在线式故障分析，实时掌握机组运行状况，为事故征兆的预诊断提供重要的数据资料。同时对已发生的故障进行快速诊断，及时指出故障原因，提醒运行人员采取必要的措施，为机组的安全运行提供可靠的保障。整个远程振动在线监测与分析系统由4台现场采集分站（Vibro9100）、1台中心服务器（Vibro9200）组成。现场采集分站安装在主机和辅机TSI机柜旁，负责实时采集每台给水泵的振动信号和转速信号，并对振动信号进行分析处理，得到各种振动分析参数和分析图谱数据。同时采集分站与中心服务器进行通讯，将分析得到的数据传输到中心服务器的数据库中存储；中心服务器位于工程师站中，负责和现场采集分站通讯，接收现场采集的数据，对数据进行维护管理，在企业局域网内进行Web发布，同时也提供了整个系统的用户管理功能；监测分站可以是任意一台电厂局域网内的电脑，供维护和分析人员实时查看每一台旋转设备运行中的振动情况，对设备运行状况进行分析诊断。监测分站无需安装专门的软件，直接通过IE浏览器对每一台选择设备进行振动监测分析。根据现场机组振动监测需求，配置靖江发电厂的Vibro9000远程振动在线监测与故障诊断系统，基本结构如图1所示：数据采集站（Vibro9100）+中心服务器（Vibro9200）=远程振动在线监测与故障诊断系统（Vibro9000）远程用户MIS/SIS网络打印机工程师站交换机#2旋转设备#N旋转设备Vibro9100数据采集站交换机#1旋转设备以太网光纤收发器以太网光纤收发器Vibro9200中心服务器广域网图1远程振动在线监测与故障诊断系统结构示意图3.2Vibro9100数据采集站特点3.2.1振动信号采集现场每台汽轮发电机组共有8个轴承，每个轴承监测X向、Y向相对轴振以及垂直瓦振振动信号。每台机组共有24个振动测点，以及一个转速键相信号。汽动给水泵共有4个轴承，每个轴承监测X向、Y向相对轴振，以及转速键相信号。一次风机、引风机、送风机根据厂家振动测点配置情况，监测轴承箱2~4个垂直、水平瓦振信号。为了便于振动信号分析，还需现场安装一个键相测点用于检测机组振动相位和转速。（制造厂只配置振动测点，键相测点不作为标配）。风机键相信号的测量，现场使用Vibro2100系列电涡流传感器测量键相信号，传感器灵敏度为8V/mm。测量键相信号时，需要在轴上开一个深度不小于1mm的键相槽位（宽度一般不大于开槽位置轴周长1/360）。Vibro9100数据采集仪可以高速同步采集44路振动信号和4路转速信号（电涡流传感器信号或速度传感器信号）和4路键相信号（电涡流传感器信号），每个通道高达100KHz的采样频率，保证了（0~40）KHz振动信号高速度采样。数据采集仪将振动原始数据上传给Vibro9200中心服务器在线监测和振动分析软件，在上位机显示振动幅值、棒状图、频谱图等。以汽轮发电机组为例，振动和转速测点布置示意图如图2所示：图2汽轮发电机组振动和转速测点示意图3.2.2数据传输按照现场情况，现场TSI测点离网控楼距离均在300米以上。因为振动速度传感器是一种无源传感器，输出的电压信号比较微弱，不适宜远距离传输，所以Vibro9100数据采集仪选择现场就地安装。TSI振动信号由缓冲输出面板接入Vibro9100数据采集仪。Vibro9100将采集的原始信号通过以太网上传给网控中心的Vibro6200中心服务器进行振动在线监测和分析，一般距离都超过300米，已经超过工业以太网普通线缆的传输距离，所以在现场和控制室测各增加一个以太网光纤收发器，中间通过光纤中转，实现原始数据的远距离传输。中心服务器Vibro9200布置在网控中心，主要是为了方便振动数据经过调度3区网络专线远传至方天公司。网络拓扑示意图如图3、图4所示，见附图。3.2.3Vibro9100数据采集站软件特点现场采集分站采用最新的实时计算阶比跟踪技术（realtimecomputedordertracking）进行振动信号采集和分析，实现了精确的整周期同步采用和阶比跟踪。多视图模式，具有旋转机械振动瞬态分析、稳态分析功能。现场采集分站包括外接键相、模拟键相以及无键相三种采集模式。外接键相以及模拟键相模式下实现整周期同步采集，采样频率为16、32、64、128、256倍转频可选，频率分辨率1、0.5、0.25、0.125、0.0625倍频可选；无键相采集模式下最大采样频率达102.4kS/s，谱线数最高达25600。振动信号一次、二次积分功能。事件触发模式记录数据（转速、时间、越限），用户可以设置定转速、定时间间隔保存数据。静态数据和动态数据按比例保存，比例系数用户可自行设定，也可连续记录数据（适合风机、水泵等升速率大的设备）。静态数据列表：转速、通频值、间隙电压、1倍频幅值\相位、2倍频幅值\相位，2个用户可指定的谐波幅值\相位。测量值列表：时间、转速、通频振幅、工频1X振幅/相位、自定义等。实时显示：振动波形、振动频谱、阶次谱、Bode图、趋势图、三维瀑布图、轴心位置图、轴心轨迹图。数据存储触发：时间间隔、转速间隔、等时间或等转速间隔、振幅超限、振幅变化百分率、工频相位异常。3.3Vibro9200中心服务器中心服务器由一台高性能的服务器和相应的软件构成，完成数据通讯，振动数据存储管理、振动数据Web发布、用户管理以及系统配置设置等功能。3.3.1数据通讯中心服务器与现场采集分站通讯，接收采集分站发送来的数据，同时又要与监测分站通讯，完成监测数据和分析图谱的Web发布。3.3.2数据存储、管理采用大型SQL关系型数据库，完成给水泵运行振动数据的存储和管理，包括实时采集数据、历史查询数据、启停机数据等等。3.3.3Web发布中心服务器对采集分析后的数据和图谱进行Web发布，热电厂的所有授权用户都可以在局域网内任意一台计算机上对给水泵运行振动情况进行实时监测和历史数据查询分析。系统采用多视图模式，具有旋转机械振动瞬态分析、稳态分析功能，提供了大量的振动分析图谱和专业的分析工具，包括：波形图、频谱图、阶比谱图、波德图、极坐标图、趋势图、瀑布图、层叠图、轴心轨迹图、轴中心位置图、振动参数列表。同时还包括滚动轴承分析使用的包络谱图、倒频谱图等(可选软件模块)。3.3.4监测分站监测分站可以是发电厂局域网内的任意一台计算机，无需安装任何软件，直接由IE浏览器就能实现对每一台给水泵振动情况的监测分析。4工程实施和售后为了保证系统的正常投入和使用，甲乙双方将明确双方的项目小组，并明确各自分工和责任。4.1甲方负责序号工作内容1按乙方要求提供设备详细资料和现场资料2系统供电和接地3信号源端接线及电缆铺设（含电缆）至端子排4工艺量通讯电缆铺设（含电缆）至端子排，及工艺量信号接入的配合5网络电缆铺设（含电缆）至Vibro9200网络口6局域网网络资源分配78910Vibro9100系统电源要求：220VAC±10%，50Hz±1Hz，系统负荷：每台现场监测分站小于100W。甲方为Vibro9100系统分别提供保护接地和信号接地，接地电阻小于4欧姆，电源输入端子均有保护接地。甲方为系统提供厂内局域网，网络介质为光纤或屏蔽电缆；并为乙方Vibro9100系统提供网络资源的分配（IP地址、网关等）。以上工作所需全部辅助材料由甲方负责。4.2乙方负责4.2.1安装调试在甲方完成现场安装调试准备后（参见乙方的《现场开工条件确认单》内容），乙方工程人员将赴现场进行安装调试工作；乙方承诺本系统总共的现场安装施工及调试工作在7个工作日内完成。序号工程服务内容计划人天数人数备注1各类信号线连接指导112采集监测分站现场安装指导113中心服务器安装指导114系统软硬件调试115168小时远程开车试运服务/系统试运16系统验收114.2.2培训乙方为甲方提供现场技术培训与工厂技术培训。工厂技术培训中，乙方提供培训教师、培训地点、培训课程、培训教材和培训设备(实验室模拟设备)，并提供当地电话和交通方便，甲方食宿自理。甲方派出的工程师应是有能力了解状态监测系统的工程技术人员。工厂培训将在工程实施前进行。通过培训，甲方参加培训人员能熟悉整个系统，能操作/调出/修改设置等4.3性能保证4.3.1系统验收在系统全部装完结束后进行系统验收，待系统稳定运行168小时后，由甲乙双方的验收负责人（即项目负责人或其指定人员）在验收报告上签字。系统验收后，乙方将完整的工作系统和资料移交给甲方。4.3.2质量担保非乙方直接生产的系统外部配套产品（如计算机、传感器等），其质保期参见生产商的质保期，乙方负责联系协调；其它由乙方直接生产的系统软硬件，其质保期为1年，从系统投入运行并验收合格后1年或系统到货18个月（以先到者为准）内，有系统本身的质量或功能问题，乙方免费调整、维护。4.3.3系统更新乙方保证为此项目提供的系统所采用版本是当前最新的，技术是成熟可靠的。乙方定期免费为甲方更新最新采集软件、通讯软件、振动分析软件。乙方定期为甲方提供主机和辅机振动分析和故障诊断报告。5供货清单序号名称规格和型号单位数量用途备注单价（万）合计1Vibro9100数据采集站P-Base-01台4数据采集站硬件动态振动信号采集（44路振动信号、4路键相/转速信号）728采集站计算机P-Base-02台4HP运行采集程序0.52Vibro9100监测采集软件S-Base-01套1数据采集站软件动态振动信号整周期同步采样（乙方免费提供）00工业开关电源套4配套采集器供电0.10.4电涡流传感器P-Base-05套6辅机转速监测甲方自供(用于风机)振动速度传感器P-Base-06套若干辅机振动监测甲方自供（用于风机）以太网光纤收发器套8配套甲方自供交换机套2配套甲方自供2Vibro9200中心服务器W-Server01套1美国戴尔通讯、采集、数据库、振动分析、Web发布33数据远程通讯软件S-Server01套1（乙方免费提供）00序号名称规格和型号单位数量用途备注单价（万）合计数据管理软件S-Server02套1（乙方免费提供）00振动分析诊断软件S-Server03套1（乙方免费提供）00平衡软件S-Server04套1（乙方免费提供）00标准