油田电站动力设备振动分析与研究 3.docx
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油田电站动力设备振动分析与研究3
动力设备振动分析与研究
阶段研究报告之二
作者:
任兴民秦卫阳郑龙席卜凯旗杨永锋
西北工业大学振动工程研究所
2004年6月7日
动力设备振动分析与研究
阶段研究报告之二
任兴民秦卫阳郑龙席卜凯旗杨永锋
西北工业大学振动工程研究所
2004年6月7日
一、概况
“动力设备振动分析与研究”项目自2003年10月28日在库尔勒中国石油塔里木油田分公司协商后,乙方西北工业大学振动工程研究所就开始进行相关的研究工作,并于2004年3月完成了第一份项目阶段研究报告,向库尔勒中国石油塔里木油田分公司做了汇报。
本文是项目研究工作的阶段研究报告之二,向库尔勒中国石油塔里木油田分公司汇报2004年3月-5月间的工作进展情况,进度安排情况,以及需要甲方协助提供的信息,请甲方审查该报告,并协助提供有关数据,使项目能按照合同进度顺利完成。
按照合同的进度安排,并结合项目的实际情况,2004年3月-5月间完成了以下工作:
1.购置了32路的数据采集系统,完成了分析系统的硬件系统设计、安装、调试;
2.初步完成了数据库的结构设计、软件设计、程序设计;
3.初步完成了振动分析软件的结构设计、以及部分程序的编程工作;
4.进行了与项目有关的部分研究工作;
5.对项目的研究方案与甲方进行了协商,为下一步的研究工作做好充分的准备。
本文是以上工作的总结汇报,部分工作得到甲方的大力协助和支持。
在此对甲方的帮助和支持表示感谢。
二、详细工作汇报
1.振动分析系统的硬件结构
ADLINIKTechnologyInc.PCI-9114(A)DG/HG数据采集系统
数据采集系统的基本参数和通讯结构概述:
PCI-9114(A)数据采集系统的基本功能如下:
图1
1.1Features
ThePCI-9114(A)PCI-BusAdvancedDataAcquisitionCardprovidesthefollowingadvancedfeatures:
∙32-bitPCI-Bus,PlugandPlay
∙32single-endedor16differentialanaloginputschannels
∙16-bitshighresolutionADconversion
∙Highamplificationgainof1,10,100,1000forPCI-9114(A)HG
∙Normalgainof1,2,4,8,forPCI-9114(A)DG
∙Singlechannelsamplingrateupto100KHzforPCI-9114
∙Singlechannelsamplingrateupto25HzforPCI-9114A
∙Multi-ADtriggermode:
softwaretrigger,timerpacertrigger
∙On-boardA/D1KWORDSFIFOmemory
∙Auto-scanningchannelselection
∙OneuserconfigurablegeneralpurposeTimer/Counter(OnlyavailableinPCI-9114AandPCI-9114Rev.C2orlater)
∙16IsolatedDigitalInputChannels
∙16IsolatedDigitalOutputChannelswithhighdrivingcapability
∙5000VrmshighvoltageisolationforDIOchannels
1.2Applications
∙Industrialprocesscontrol
∙Transducer,thermocouple,RTD
∙Powermonitor
∙Medicalinstrument
∙Biomedicalmeasurement
1.3Specifications
♦AnalogInput(A/D)
∙Converter:
LTC1605(LTC1606forPCI-9114A)orequivalent,successiveapproximationtype
∙Resolution:
16bits
∙Inputchannels:
32single-endedor16differentialinputchannels
∙InputRange:
(Programmable)
Bipolar:
±10V,±1V,±100mV,±10mV,(PCI-9114(A)HG)
Bipolar:
±10V,±5V,±2.5,±1.25V,(PCI-9114(A)DG)
∙Throughput:
singlechannel100KHzmaxforPCI-9114
Singlechannel250KHzmaxforPCI-9114A
∙OverVoltageProtectionforAnaloginputs:
Continuous±35Vmaximum
∙InputImpedance:
10MΩ,
∙A/DTriggerModes:
SoftwareandTimerpacertrigger
∙DataTransferMode:
Pooling,EOCInterrupt,FIFOHalf-fullInterrupt
∙FIFOBufferSize:
1024samples
♦IsolatedDigitalInput(IDI)
∙Numberofinputchannels:
16
∙Inputvoltage:
0~24VDC
LogicL:
0~1.5V
LogicH:
3~24V
∙Inputresistance:
4.7MΩ@0.5W
∙Isolationvoltage:
5000Vrms
∙Throughput:
10KHz
♦IsolatedDigitalOutput(IDO)
∙Numberofoutputchannels:
16channelscurrentsource
●Outputtype:
openemitter0.5to50VDC
∙SourceCurrent:
Singlechannelsources500mAmaximum
8channelssource60mAmaximumsimultaneously
∙Isolationvoltage:
5000Vrms
∙Throughput:
10KHz
♦GeneralSpecifications
∙Connector:
37-pinD-typeconnector
∙Operatingtemperature:
0℃~60℃s
∙StorageTemperature:
-20℃~80℃
∙Humidity:
5~95%,non-condensing
∙PowerConsumption:
+5V@600mA(typical)
+12V@100mA(typical)
∙Dimension:
Length:
7.88”(200mm)forPCI-9114Rev.B1
6.89”(175mm)forPCI-9114Rev.C2andPCI-9114A
Width:
4.18”(106mm)(W)
1.4SoftwareSupport
ADLINKprovidesversatilesoftwaredriversandpackagesforusers’differentapproachtobuilt-upasystem,WenotonlyprovideprogramminglibrarysuchasDLLformanyWindowssystems,butalsoprovidedriversformanysoftwarepackagesuchasLabVIEW,HPVEETM,InControlTM,ISaGRAFTM,andsoon.
AllthesoftwareoptionsareincludedintheADLinkCD.Thenon-freesoftwaredriversateprotectedwithseriallicensedcode.Withoutthesoftwareserialnumber,youcanstillinstallthemandrunthedemoversionfortwohoursfordemonstrationpurpose.Pleasecontactwithyourdealertopurchasetheformallicenseserialcode.
1.4.1ProgrammingLibrary
Forcustomerswhoarewritingtheirownprograms,weprovidefunctionlibrariesformanydifferentoperatingsystems,including:
♦DOSLibrary:
BorlandC/C++.Delphi,BC5,thefunctionsdescriptionsareincludedinthisuser’sguide.
♦Windows95DLL:
ForVB,VC++,Delphi,BC5,thefunctionsdescriptionsateincludedinthisuser’sguide.
♦PCIS-DASK:
IncludedevicedriversandDLLforWindows98,WindowsNTandWindows2000.DLLisbinarycompatibleacrossWindows98,WindowsNTandWindows2000.ThatmeansallapplicationsdevelopedwithPCIS-DASKarecompatibleacrossWindows98,WindowsNTandWindows2000.ThedevelopingenvironmentcanbeVB,VC++,Delphi,BC5,oranyWindowsprogramminglanguagethatallowscallstoaDLL.Theuser’sguideandfunctionreferencemanualofPCIS-DASKareintheCD.(\\Manual_PDF\Software\PCIS-DASK)
♦PCIS-DASK/X:
Includee\devicedriversandsharedlibraryforLinux.ThedevelopingenvironmentcanbeGnuC/C++oranyprogramminglanguagethatallowslinkingtoasharedlibrary.Theuser’sguideandfunctionreferencemanualofPCIS-DASK/XareintheCD.(\\Manual-PDF\Software\PCIS-DASK-X)
Theabovesoftware\aredriversareshippedwiththeboard.Pleaserefertothe“SoftwareInstallationGuide”toinstallthesedrivers.
1.4.2PCIS-LVIEW:
LabVIEWDriver]
PCIS-LVIEWcontainstheVIs,whichareusedtointerfacewithNI’sLabVIEWsoftwarepackage.ThePCIS-LVIEWsupportsWindows95/98/N/2000.TheLabVIEWdriversarefreeshippedwiththeboard.Youcaninstallandusethemwithoutlicense.FordetailinformationaboutPCIS-LVIEW,pleaserefertotheuser’sguideintheCD.
1.4.3PCIS-VEE:
HP_VEEDriver
ThePCIS-VEEincludestheuserobjects,whichareusedtointerfacewithHPVEEsoftwarepackage.PCIS-VEEsupportsWindows95/98/NT.TheHP-VEEdriversatefreeshippedwiththeboard.Youcaninstallandusethemwithoutlicense.FordetailinformationaboutPCIS-VEE,pleaserefertotheuser’sguideintheCD.
(\\Manual-PDF\Software\PCIS-VEE)
1.4.4DAQBenchTM:
ActiveXControls
WesuggestthecustomerswhoarefamiliarwithActiveXcontrolsandVB/VC++programmingusetheDAQBenchTMisdesignedunderWindowsNT/98.FormoredetailedinformationaboutDAQBench,pleaserefertotheuser’sguideintheCD.
1.4.5DASYLabTMPRO
DASYLabisaneasy-to-usesoftwarepackage,whichprovideseasy-setupinstrumentfunctionssuchasFFTanalysis.PleasecontactustogetDASYLabandASLINKhardwaredrivers.
1.4.6PCIS-DDE:
DDEServerandInTouchTM
DDEstandsforDynamicDataExchangespecifications.ThePCIS-DDEincludesthePCIcards’DDEserver.ThePCIS-DDEserverisincludedintheADLINKCD.Itneedslicense.TheDDEservercanbeusedconjunctionwithanyDDEclientunderWindowsNT.
1.4.7PCIS-ISG:
ISaGARAFTMDRIVER
TheISaGRAFWorkBenchisanIEC1131-3SoftPLCcontrolprogramdevelopmentenvironment.ThePCIS-ISGincludesADLINKproducts’targetdriversforISaGRAFunderWindowsNTenvironment.ThePCIS-ISGisincludedintheADLINKCD.Itneedslicense.
1.4.8PCIS-ICL:
InControlTMDriver
PCIS-ICListheInControldriverwhichsupporttheWindowsNT.ThePCIS-ICLisincludedintheADLINKCD.Itneedslicense.
1.4.9PCIS-OPC:
OPCServer
PCOS-OPCisanOPCServer,whichcanlinkwiththeOPCclients.TherearemanysoftwarepackagesonthemarketcanprovidetheOPCclientsnow.ThePCIS-OPCsupportstheWindowsNT.Itneedslicense.
图2
目前已经完成了数据采集系统的设计、安装、调试,图3是PCI-9114(A)数据采集系统的测试界面。
图4是调试过程中采集的三角波信号,图5是采集的正弦波信号,信号的采样频率从5-100KHz可调,如图6所示。
图7是采集的方波信号,信号的样本长度可调,如图8所示。
信号的幅值也可调。
PCI-9114(A)数据采集系统调试完成后,我们进行了数据库的设计,数据管理协议的规划。
图3
图4
图5
图6
图7
图8
2.初步完成了数据库的结构设计、软件设计、程序设计
数据库设计是项目的关键内容,根据数据采集系统的结构,通讯方式,数据传输方式,系统的软件结构如振动分析系统软件流程图所示,包括:
系统设计、数据采集、数据管理、用户管理等模块。
其中数据采集部分主要功能有:
●数据采集有1---32号通道,可采集32路数据,用户可根据需要设置数据采集的通道个数。
●数据采样的频率在200---20000赫兹之间,用户可根据需要选择采样频率。
●用户可以设置每组采集数据的采样点个数。
●用户可对各个通道的灵敏度及其单位进行设置。
●用户在每次进行数据采集时,所有的默认设置均以最近的一次为准。
软件还包括图形显示,图形回放。
振动分析系统软件流程图
3.初步完成了振动分析软件的结构设计、以及部分程序的编程工作
初步完成了振动分析系统的软件结构设计、分析功能设计。
塔里木油田电站监测系统信号分析功能:
采集的信号,存储在数据库中后,通过界面上的菜单、按钮,可以调用Matlab程序,进行具体的分析。
主要包括:
●转子系统的轨迹显示。
对于压气机、涡轮、发电机组,其轴心轨迹的监测有着重要意义,可以显示任一测点的轴心轨迹。
●采集信号的功率谱图。
功率谱是信号处理中最基本的特征。
通过显示信号的功率谱,可以分析信号的频率成分,以及能量的大小,对故障及振动监测提供依据。
●任意两个信号的相关函数。
对于某个测点的信号,当其中出现异常振动信号时,首要的问题是判断这些信号的来源。
利用相关函数,可以判断两个信号之间有无相同的分量。
●倒谱分析。
对于齿轮箱的齿轮来说,通过判断其啮合频率旁的边频带频率,可以分析齿轮的振动主要来源于涡轮转子,还是发电机组转子。
利用倒谱,对于判断齿轮的边频带频率,有特殊的优势。
●信号的高级分析,可以包括小波分析等。
信号的高级分析功能,如小波分解,主要是为高级分析人员提供参考,其分析结果,需要结合历史数据,以及信号的特点,才能得到比较准确的分析结果。
4.进行了与项目有关的部分研究工作
乙方自2004年3月至2004年5月进行的与项目有关的研究工作如下:
●信号采集技术研究,包括采集方式,采集频率,触发方式,采样容量,采集程序的编写语言等。
●振动信号分析技术研究,研究内容有,小波分析,各类谱分析技术,数据处理技术等。
为项目的完成做准备。
●数据库方面的研究,组织人员进行前期研究,包括数据库结构,内容,编写语言等。
5.对项目的研究方案与甲方进行了协商,为下一步的研究工作做好充分的准备
双方多次通过电话对项目的研究方案进行了研究,就数据库的数据获得形式,接口形式等问题进行了充分的讨论,还就双方关心的项目的其他问题进行了广泛的讨论,交流了看法,为下一步的研究工作做好充分的准备。
三、下一步研究安排
按照合同要求,项目应于2004年10月完成,为了配合二期工程设备调试,我们计划将振动分析的主体结构完成时间提前到2004年7月中下旬,到时我们将携带系统到二期工程现场测试,采集设备的有关数据,分析,保存。
并对振动分析系统进行综合调试。
四、需要甲方配合的工作
请甲方配合提供:
1.设备的彩图一张,供振动分析系统的主界面用;
2.提供甲方的标准徽标图形,用途同上;
3.提供燃气轮机各路传感器的类型,灵敏度等参数。
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