[发明专利]一种水电机组声音和振动监测系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及机械设备监测仪器仪表和传感器及电路设计领域，具体涉及一种低成本、可以灵活布局监测点、全面监控区域内水电机组声音和振动，从而获得水电机组健康状况并提前预警的监测方法。

【背景技术】

水电机组设备庞大、结构复杂、故障的诱因繁多，虽有一些故障不一定以振动形式表现出来，但统计资源表明，水电机组约有80％的故障或事故在振动信号中有所反映，例如水电机组下机架的振动参数表示在转动部分的平衡情况，其振动的极频分量说明发电机电磁振动情况等。因此，振动监测是目前应用最为普通和有效的方法，通过对这些振动信号的分析，充分发掘其中所包含的故障信息，对水电机组的安全生活、决策具有重要的实际意义。

传统的监测手段缺乏灵活性，有时尽管资金投入很大，但仍很难满足任务的不断变化所产生的多样化的需求。

专利申请02115444-水力机组振动摆度参量的监测和分析方法-提出了一种监测水利机组健度的方法，但是监测系统结构复杂、运算量大、扩展性不强。

实用新型专利200820029920-水电机组振动监测及分析装置-公开了一种基于成热数据采集系统和数据分析系统的监测解决方案，但是由于成熟系统的软硬件成本过高，扩展性不强。

【发明内容】

本发明的主要目的就是解决现有水电机组健康监测中难以有效实现的低成本、高灵敏度、高可靠性监测点问题，提供一种水电机组健康监测方法，具有低成本、可以多点布局监测点，实时监测区域内所有水电机组的声音和振动异常情况，从而进行水电机组的健康分析和故障预报。

为实现上述目的，提供一种区域内水电机组声音和振动监测系统，其特征在于：包括至少一个监测单元和至少一个监测中心，所述每个监测单元包含至少一个共聚物压电声音和振动传感单元，一个处理单元，并与至少一个监测中心联结。监测单元相比当前使用的其他监测技术具有极低的 成本。每个水电机组可以在关键部位安装一个或多个共聚物压电声音和振动传感器，多个传感器可以连接到一个或多个处理单元，一个或多个处理单元可以连接到一个监控中心，多个监测中心可以互联。监测单元包含一个或多个共聚物压电声音和振动传感单元、一个处理单元。传感单元能够获得0.01Hz到10kHz的声音和振动。处理单元对传感单元的数据进行预处理之后，通过有线或无线方式发送到监测中心。监测中心通过对区域内水电机组声音和振动信息监测，作为水电机组健康状况分析和故障预报的依据。传感单元的共聚物压电传感器，感知水电机组声音和振动的变化并记录水电机组的声音和振动信息，感知信号经过无源电缆传输到处理单元，连接到处理单元后再进行采样量化。

本发明的有益效果是：

低成本实时监测水电机组声音和振动变化，能够在被监测的一个或多个水电机组的关键部位布局，从而掌握整个监测区域内的所有机组的声音和振动变化。解决长期以来没有实现的水电机组的大规模健康监测，为水电设备可靠、健康工作提供保障。

【附图说明】

图1是监测单元和监测中心一一对应连接。

图2是一个监测中心连接两个监测单元。

图3是连接三个监测单元的监测中心互联。

图4是一种监测单元的实施例。(为表述方便，我们将监测单元称为SP)

【具体实施方式】

本申请的特征及优点将通过实施例，结合附图进行说明。

为表述方便，我们将监测单元称为SP，将监测中心称为SC。通过一系列SP和SC的互联就可以实现监测区域内多个水电机组监控信息的采集，从而可靠地将水电机组声音和振动信息传送到监控中心，获得所有被监测机组的健康状况。整个结构中包括至少一个SP和至少一个SC，SP与SC中的至少一个互联，SC与SC的互联，如图1至3所示。

SP和SC，SC和SC的互联均可以采用无线或有线方式。

图4是一种SP的实施例，SP中包括两个共聚物压电声音传感单元和一个共聚物压电振动传感单元(分别用SA和SS表示)、一个处理单元。SA传感单元能够获得0.01Hz到1kHz的振动信号，SS传感单元能够获得100Hz到10KHz的声音信号；得理单元包括一个对传感单元的信号进行数字化等预处理的模块，一个GPRS或3G模块，一个电源管理模块提供电源管理，预处理后的数据通过GPRS或3G无线方式发送到监测中心。

SP发送的数据至少包括：

SP的标识(每个SP具有唯一标识)；

监测时间精度；

水电机组实时声音信号；

水电机组实时振动信号；