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1、”振动检测仪表与系统PPT内容“1、振动检测仪表与系统振动测量振动测量声测量声测量应变和力的测量应变和力的测量温度测量温度测量流体参量的测量流体参量的测量机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,质量,重量,力,压力,真空度,力矩,风速,流速,流量,振动;声:声压,噪声磁:磁通,磁场温度:温度,热量,比热振动参数振动参数振动位移测量传感器振动位移测量传感器位移测量电阻,接触式电容,接触式电感,非接触式电涡流,非接触式差动变压器,接触式磁电式,非接触式霍尔元件,非接触式光敏管,非接触式涡流式传感器涡流式传感器u原理原理:涡流效应。块状金属置于变化着的磁场中或者在固定磁场中运动时，金属
2、体内就要产生感应电流，这种电流的流2、线在金属体内是闭合的所以叫做涡流。u原线圈的等效阻抗Z变化）,（ZZ涡流式式线圈与金属的距离金属体的电阻率、导磁率、线圈的激磁电流角频率。测量电路测量电路：（a）阻抗分压式调幅电路；（b）调频电路使用优点使用优点：接构简洁，使用便利，不受油污、介质影响。应应用用：涡流式位移、力、振动测量，NDT,测厚,材质判别。应用举例1序号序号测量参数测量参数安装图示安装图示提要提要1轴转速若轴上为键槽，则探头零点以轴表面为参考面；若轴上为键，则探头零点以键的顶面为参考面。2轴振动若用一只探头，则安装在轴的垂直方向；若用两只探头，则相互成90安装。探头之间距离要大于40
3、mm,以避开相互干扰。3轴位移3、首先推断轴位移方向，确定合适的探头位置，保证轴位移在传感器线性范围内，探头应在靠近推力盘处安装。4内部安装的探头探头安装在机壳内部时，要留意引线用卡子固定在壳体上，还要留意穿出机壳处的密封及接头的密封。振动速度测量传感器振动速度测量传感器磁电式速度传感器磁电式速度传感器磁电式动圈式磁阻式线速度型角速度型N）,（zcos,mdtddtdRBSBNU电动式速度传感器电动式速度传感器8.10BLe（伏）相对式（直接接触型）惯性式速度测量传感器惯性式速度测量传感器（质量弹簧型质量弹簧型）22222）（OOnnnln当IOo线圈几乎静止不动图1-10幅频特性曲线振动加速
4、度测量传感器振动加速4、度测量传感器压电式加速度传感器压电式加速度传感器u工作原理工作原理:压电效应uq=DFu测量电路测量电路:电压放大器;电荷放大器F+222212）（l）（.0nnnln当2.0n压电式加速度传感器的频率特性曲线选用与安装振动位移、速度与加速度的选择与比较振动位移、速度与加速度的选择与比较复合式传感器图1-17复合式振动传感器示意图键相传感器图1-21相位角的定义光电传感器光源测量头光电元件电子线路光光信号电信号可用信号图1-22光电式传感器基本结构框图被测量模数转换模数转换（A/D转换转换）（1）A/D转换过程：1）采样，2）量化，3）编码。2）量化量化误差量化步长R=
5、ADA=15、0VD=2563）编码2miiinARDRa采样信号的频谱()()()STSnPtttnT()()SSnPnu(a)时域采样抱负脉冲采样A/D转换器模拟信号Xa及其频谱函dtttFjXaexxtjaa)()()(djajXateFxtja)(21)()(l矩形脉冲采样u(b)频域采样采样定理采样定理U频混现象数字信号处理采样定理msmsff22抗混叠滤波器U信号的复原U(抱负内插)采样定理频域采样定理11/mft在频域中对X进行采样，等效于x(t)在时域中重复，只要采样间隔不大于l(2tm)则在时域中波形不会产生混叠，用矩形脉冲作选通信号6、就可以无失真地恢复原信号x(t),即应
6、满意关系式fol(2tm),此称为频域采样定理T12tmT12tm频域采样以后，只能获得采样点的频率成分，其余的频率成分一概被舍去，这如同透过栅栏欣赏光景，只能看到一部分，就可能使一部分有用的频率成分被漏掉，而丢掉了部分有用信息，此种现象称为栅栏效应栅栏效应信号的截断信号的截断能量泄漏能量泄漏窗函数窗函数U(I)信号的截断能量泄漏U数字信号处理截断方法就是将无限长的信号乘以窗函数截断方法就是将无限长的信号乘以窗函数(windowfunction)这里这里窗舒，的含义显指透过窗口能够观测的含义显指透过窗口能够观测列整个剖列整个剖景的7、一部分，其余被遮挡景的一部分，其余被遮挡(视为零视为零)从采
7、样定理可知，无论采样频率多高，只要信号一经截断，就不行避开地引起混叠，因此信号截断必定导致一些误差缘由：窗函数w(t)是一个频带无限的函数，所以即使原信号(t)是限带信号，而在截断以后也必定成为无限带宽的函数，即信号在频域的能量与分布被扩展了信号被截断以后信号被截断以后,频谱发生了畸变，原来集中在某一频谱发生了畸变，原来集中在某一频率处的能量被分散到两个较宽的频带中去了，这频率处的能量被分散到两个较宽的频带中去了，这种现象称之为泄漏种现象称之为泄漏(Leakage)假如增大截断长度T,即矩形窗口加宽，则窗谱将被压缩变窄虽然理论上讲，8、其频谱范围仍为无限宽，但实际上中心频率以外的频率重量衰减快
8、，因而泄漏误差将减小假如窗口无限宽，即不截断，就不存在泄漏误差泄漏与窗函数频谱的两侧旁瓣有关，假如使侧瓣的高度趋于零，而使能量相对集中在主辨,就可以较为接近于真实的频谱，为此，在时间域中可采纳不同的窗函数来截断信号(2)常用的窗函数实际应用的窗函数，可分为以下主要类型；1)幕窗采纳时间变量某种累次的函数，如矩形、三角形、梯形或其它时间的高次幕2)三角函数窗应用三角函数，即正弦或余弦函数等组合成复合函数，例如汉宁窗、海明窗等；3)指数窗采纳指数时间函数，例如高斯窗等(2)常用的窗函数u(a)矩形窗优点是主瓣比较集中；缺点是旁瓣较高，并9、有负旁瓣，导致变换中带进了高频干扰和泄漏，甚至消失负谱现象
9、u(b)三角窗三角窗与矩形窗比较，主瓣宽约等于矩形窗的两倍，但旁瓣小，而且无负旁瓣(C)汉宁(Hanning)窗汉宁窗可以看作是3个矩形时间窗的频谱之和或者说是3个SinC型函数之和，而括号中的两项相对于第一个谱窗向左、右各移动了T,从而使旁瓣相互抵消，消去高频干扰和漏能汉宁窗与矩形窗比较从减小泄漏观点动身，汉宁窗优干矩形窗但汉宁窗主瓣加宽,相当于分析带宽加宽，频率辨别力下降海明（Hamming）窗高斯窗式中a为常数，打算了函数曲线衰减的快慢a值假如选取适当，可以使截断点（T为有限值）处的函数值比较小，则截断造成的影响10、就比较小，高斯窗谱无负的旁瓣，第一旁瓣衰减达55dB高斯窗谱的主瓣较宽
10、，故而频率辨别力低高斯窗函数常被用来截断一些非周期信号，如指数衰减信号等离线检测和在线监测系统管理数据采集数据库管理数据库参数报警数据图表显示数据打印输出图4-1状态监测系统状态监测系统状态监测系统监测及分析系统监测及分析系统系统管理数据采集数据库管理数据库参数报警数据图表显示数据打印输出设备状态分析运行状态分析图4-2状态监测及分析系统监测、分析及故障诊断系统监测、分析及故障诊断系统系统管理数据采集数据库管理数据库参数报警数据图表显示数据打印输出设备状态分析运行状态分析学问库故障诊断图4-3状态监测、分析及故11、障诊断系统振动监测仪表振动测量仪振动测量仪频谱分析仪频谱分析仪汽轮机平安监视仪
11、表（汽轮机平安监视仪表（TSI）振动测量仪图4-4测振表的原理框图图抗变化衰减放大一般滤波检波直流输出沟通输出振动信号模拟式振动表数字测振表数字测振表的原理框图与模拟仪表基本相同，其差别在于将采集的电压进行模数转换后使用数字电路对信号进行处理。目前，数字测振表一般都具有以下功能1）可以储存多组测点的数；2）能与微机进行通讯；3）能够进行趋势分析。一般振动测量的值有：1）通频幅值，2）基波频率的幅值与相位，即IX幅值，3）跟踪测量基波或某高次谐波的幅值（通常时2X幅值）与相位。时代TV300便携式测振仪12、图4-5便携式测振仪主要参数测量范围主要参数测量范围加速度：加速度：0.10.13923
12、92msms22（峰值）（峰值）速速度：度：0.010.0180cms80cms（有效值）（有效值）位位移：移：0.0010.00118.1mml8.1mm（峰峰值）（峰峰值）允许误差：允许误差：5%5%使用温度范围：使用温度范围：004545频率范围频率范围加速度：加速度：10Hzl0Hz200Hz10Hz200HzIOHz500Hz10Hz500Hz10HzlKHzIKHz10Hzl0Hzl0KHzl0KHz速速度：度：10Hzl0HzlKHzlKHz位位移：移：13、IOlOHZHZ500Hz500Hz振通911C存储测振表911C是计算机化的新一代汉字显示存贮测振表。它用电池供电，与压
13、电加速度传感器协作可以测量和存储IOoO个测点的振动加速度、速度、位移、包络解调以及它们的参考值。主要特点自动量程，测量效率高；自动量程，测量效率高；直接给出局部特别，全面磨损或转子轴系故障等诊断直接给出局部特别，全面磨损或转子轴系故障等诊断结论；结论；歪度、峭度值显示；歪度、峭度值显示；真有效值和等效峰值检测，测量质量高；真有效值和等效峰值检测，测量质量高；有回忆功能，对每个测点都可存贮和再现四个正常参有回忆功能，对每个测点都可存贮和再现四个正常参考值（加速度峰值，速度14、有效值，位移峰峰值和包络考值（加速度峰值，速度有效值，位移峰峰值和包络解调）以供现场比较；解调）以供现场比较；存储量可
14、达存储量可达10001000组数据（包括序号、加速度、速度、组数据（包括序号、加速度、速度、位移和包络解调的测量值和正常参考值）；位移和包络解调的测量值和正常参考值）；自动定时关机，电池电压低报警，存贮器有断电爱护。自动定时关机，电池电压低报警，存贮器有断电爱护。VM-9502型袖珍式数字测振仪用于旋转机器振动的巡测、监测和振动等级评估。技术参数:频率范围：31000Hz（转速范围18060000rpm）o振幅测量范围与精确度：位移:0100OmP-p;速度：01015、OmmS（真正有效值）；加速度：050ms20-p;精确度:5。可存储100个测点的振动值，数据永久保存；具有数字存储、回放
15、、更改、清除功能。频谱分析仪早期的频谱分析仪实质上是一台扫频接收机，输入信号与本地振荡信号在混频器变频后，经过一组并联的不同中心频率的带通滤波器，使输入信号显示在一组带通滤波器限定的频率轴上。基于快速傅里叶变换（FFT）的频谱分析仪采纳数字方法直接由模拟/数字转换器（ADC）对输入信号取样，再经FFT处理后获得频谱分布图。据此可知，这种频谱分析仪亦称为实时频谱分析仪，它的频率范围受到ADC采集速率和FFT运算速度的限制。GSP-827GSP-16、827频谱分析仪频谱分析仪图4-6频谱分析仪技术特点：高频率稳定度：5PPm输入范围：-105dBm+20dBm高性能之噪音准位：-14OdBm/H
16、z解析频宽(RBW)：3K,30K,300Kz4MHzACPR/OCBW/CHPOWER量测双窗口同时量测两个频率10组完善量测功能游标100组带时标的轨迹/设定存储RS-232C设定上下限进行PASS/FAIL比较触发功能：VIDEO/EXTERNAL64K19.2M的外部参考时钟输入AC/DC/BATTERY供电,结构轻松,携带便利汽轮机平安监视仪表(TSI)汽轮机平安监视仪表(TUrbineSuperviso17、ryInstruments),它的主要用途是在线连续监测汽轮机发电机组运行过程中的状态参数，并进行越限报警与自动跳闸爱护，确保机组平安牢靠运行，是汽轮机设备的重要组成部分之一本
17、特利本特利35003500本特利本特利35003500系统是目前我国大型机组上应用较为广泛，也是本系统是目前我国大型机组上应用较为广泛，也是本特利公司最先进的特利公司最先进的TSlTSl系统，该系统具有以下主要技术特点：系统，该系统具有以下主要技术特点：(D(I)单元模块化结构，安装于标准框架中，主要包括：电源模单元模块化结构，安装于标准框架中，主要包括：电源模块、接口模块、键相模块、监测模块、通讯模块等。块、接口18、模块、键相模块、监测模块、通讯模块等。（2）各功能模块都有一颗单片微掌握器，用于实现各模块的智各功能模块都有一颗单片微掌握器，用于实现各模块的智能化功能，如组态设置、自诊断、信
18、号测试、报警爱护输出、数能化功能，如组态设置、自诊断、信号测试、报警爱护输出、数据通信等。据通信等。各模块间通过各模块间通过RS232/RS422/RS485RS232/RS422/RS485总线和总线和modbusmodbus协议进行数协议进行数据通信，最高通信速率据通信，最高通信速率115.2115.2kbpskbps可通过上位机的组态软件对各个模块进行组态设置，并下可通过上位机的组态19、软件对各个模块进行组态设置，并下载到各个模块的非易失性存储器中。载到各个模块的非易失性存储器中。双重冗余供电电源模块。双重冗余供电电源模块。支持带电拔插功能。支持带电拔插功能。EPROTEPROTsl5
19、000sl5000系统系统MMS6000系统是EPRO公司最先进的数字化智能型TSL该系统具有以下主要技术特点：（1）单元模块化结构，安装于19标准框架中，主要包括：轴振模块、轴承振动模块、轴位移差胀模块、偏心模块、缸胀模块、通信接口模块等。各监测模块均为双通道，内置一颗单片微掌握器，实现模块自检、数据采集、数据通信、监测报警等功能。（3）通过RS232RS4820、5总线对模块进行软件组态设置和读取模块采集数据。（4）系统中RS485总线最多连接31个模块62个通道，数据通信速率最高为1152kbps。支持带电拔插功能。双重冗余电源模块。日本新川日本新川VMVM55系统系统TSITSIVMV
20、M55系统系统TSITSl系统是日本新川公司的智能型数字式系统是日本新川公司的智能型数字式TSlTSl系统，它具有以系统，它具有以下技术特性：下技术特性：(D(I)单元模块式结构，主要包括：轴振模块、瓦振模块、加速度模块、单元模块式结构，主要包括：轴振模块、瓦振模块、加速度模块、偏心模块、轴向位移模块、差胀模块、缸胀模块、转速模块、通讯偏心模块、21、轴向位移模块、差胀模块、缸胀模块、转速模块、通讯键相模块、继电器模块、电源模块等。键相模块、继电器模块、电源模块等。模块内置单片微处理器，具有自诊断功能模块内置单片微处理器，具有自诊断功能(电源检查、传感器故障电源检查、传感器故障等等)。面板上面
21、板上LEDLED显示功能，可显示测量值、报警值、间隙电压等。显示功能，可显示测量值、报警值、间隙电压等。通过内部跳线和通过内部跳线和RS232RS232RS485RS485接口设置模块工作方式和参数。接口设置模块工作方式和参数。通讯键相模块可通过通讯键相模块可通过RS232RS232RS485RS485接22、口与上位机通信，其他模块接口与上位机通信，其他模块无通信接口；数据通信速率最高为无通信接口；数据通信速率最高为19.219.2kbpskbpso(6)(6)双重冗余电源模块。双重冗余电源模块。汽轮发电机组状态监测与故障诊断系统去厂级MIS网设备管理层网络数据采集层（560点）S-NET输
22、力强分散采集系统振动信号流热工信号流主机服务器工程师站锅炉操作站汽机操作站振动信号采集站工艺参数采集站IMPlMPIMP200MW汽轮发电机组网桥打印机1打印机2振动信号预处理装置汽机操作站锅炉操作站系统拓扑结构采纳分布式采集系统,布置简洁、采集牢靠。系统采集的信号类型简单、量大，共有56023、个测点，并可依据用户需要进行扩充。信号包括慢变模拟量、快变振动信号、状态型开关量、脉冲量和中断型开关量，能满意火电厂单元机组运行监测需要。系统是一个大型多功能系统，是集单元机组DAS与状态监测、汽机和锅炉以及热力系统能损分析、现场轴系高速动平衡及汽轮发电机组故障诊断专家系统于一体的综合系统。系统具有敏
23、捷有用的在线组态功能。可对测点管理信息、各操作站显示画面和显示参数、过程参数的成组相关图、故障追忆参数表、机组运行管理指标体系（小指标）等进行在线修改和组态，不影响系统的正常工作。修改和组态的结果马上反映在系统运行中。系统有完整的数据库，可记录一年内机组的运行数据。数据库包括热工参数历史数据库、振24、动参数历史数据库（波形及各倍频特征量）、开关量历史数据库、特别参数数据库、启停机数据库、事故追忆数据库等。系统的主要特点系统与厂级MIS系统互联，既给MlS系统供应丰富信息，又与MlS系统相互独立，MIS系统故障不会影响本系统的平安正常工作。获得授权的MIS系统用户可以在网络上运行本系统的实时监
24、测部分，具体了解机组状况。同时，在异地可通过MOdem进行远距离数据传输，猎取机组的状态数据，进行性能分析和故障诊断。系统操作简洁，维护工作量小。小屏幕监视器的操作站只有五个按键，通过操作这五个按键，可选择监视模拟量或开关量或脉冲量参数表、棒图、趋势曲线、启停曲线等。大屏幕监视器的操作站用鼠标操作，可选25、择监视各热力系统图、棒图、趋势图、参数成组或相关图表、参数描述、报警记录等。由于对硬件集成和软件设计进行了细心考虑，系统的维护工作量小，正常状况下只需进行常规的电源管理和保洁管理。系统的主要特点相关监测诊断系统1、汽轮发电机组轴系平安监测及故障诊断系统2、锅炉水循环工况监测及四管爆漏监测诊
25、断系统3、锅炉燃烧优化监测及故障诊断系统4、机电耦合汽轮发电机组轴系扭转振动的监测诊断系统5、机组安装调试、试运行（72/168小时）监测诊断系统1、汽轮发电机组轴系平安监测及故障诊断系统正如上节介绍的，这类系统主要对轴振动，轴承振动，轴向位移，转速，润滑油温，油膜压力等进行平安监测，可诊断的典型26、故障有不平衡，不对中，轴弯曲，断叶片，轴承松动，轴裂纹，油膜涡动和油膜振荡，动静部分碰摩等。2、锅炉水循环工况监测及四管爆漏监测诊断系统水循环工况正常与否直接打算了锅炉的正常稳定运行，也直接关系到机组电功率的输出。四管爆漏是火电厂的多发和常见事故，装备此系统可以进行故障发生前的预报以削减突发事故
26、的发生。常见的是声放射诊断四管爆漏系统。3、锅炉燃烧优化监测及故障诊断系统基于燃烧火焰温度场图象处理，三维温度分布可视化技术和神经网络技术,对锅炉燃烧故障进行诊断。实时监测诊断系统主要使用BP神经网络实现燃烧诊断。4、机电耦合汽轮发电机组轴系扭转振动的监测诊断系统电网中不同切合闸操作、单相或多相路短路故27、障、电网震荡等均会引起轴系扭转振荡，轻者，严峻降低机组使用寿命，重者会带来灾难性事故，该系统实时监测机电耦合扰动的发生，并进行扭振寿命损耗计算和管理，为大型汽轮发电机组平安运行供应保障。5、机组安装调试、试运行（72/168小时）监测诊断系统该类系统是可移动式的监测诊断系统，可进行调试过程
27、中的调整系统的静态特性试验、风机失速试验等多种常规试验，以及试运行过程中的重要参数监测分析和甩负荷试验监测等，在通过72/168小时试运期间，自动记录所需主要运行参数并进行故障分析诊断。6、单元机组优化起停指导与寿命管理监测诊断系统依据主要零部件起停时的实时温度场进行热应力计算,在此基础上向运行人员供应起停28、优化启停曲线以指导起停操作，或显示运行规程供应的起停曲线，利于运行人员进行规范化起停操作。有越限报警、信号分析、寿命损耗累积、超温时间累积等功能。7、汽轮发电机组智能轴系平衡校正及振动分析系统该系统是集轴系振动测试，故障分析与诊断、平衡数据预处理，动平衡计算,数据存贮管理，试重询问，分
28、重计算，结果输出打印等功能于一体的计算机帮助平衡系绕，为现场动平衡工作供应了便捷手段和完整的工作平台。8、单元机组能损分析、性能监测诊断系统利用计算机系统对单元机组的实时运行经济性进行在线监视、分析及故障诊断的系统。它可供应实时的技术经济指标，如煤耗，热耗，厂用电率，汽轮机效率，锅炉效率，发供电燃料成本，辅机的29、性能参数，单耗等，以指导运行人员调整运行方式，优化操作，达到削减能耗，提高机组运行效益的目的。通过班，日，月技术经济指标分析，开展班组间劳动竞赛，进行机组运行监督管理。同时可为方案管理部门制定煤耗及各项小指标定额供应科学依据。通过性能监测可进行机组性能趋势分析,从而诊断出与机组性能
29、变化相关的故障来。9、火电厂主要帮助设备的监测及故障诊断系统对给水泵，循环水泵，磨煤机，风机、除氧器、高、低压加热器、凝汽器等帮助设备进行监测与分析，并供应肯定的诊断依据。从某种意义上说，性能监测和设备健康状态监测、以及故障诊断是不行分别的，如对锅炉而言，国外推出的一些监测装置就是综合性的。美国EPRI-M&D开发的30、几种用于锅炉的监测仪器与系统就综合了性能监测、诊断、甚至掌握功能。（1）声波炉内温度监测仪。温度不同，炉内介质密度不同，声波穿过时的速度也就不同，这是声波炉内温度检测仪测量炉内温度分布的基本原理。声波炉内监测仪在炉膛的一侧放射声波，另一侧接收，然后把时间信号转换为温度信号，画
30、出炉膛温度分布，电厂操作人员可以利用这套系统监视燃烧状况，防止过热，也可以监视结渣状况。（2）锅炉运行优化系统。锅炉运行优化系统是一套计算机监测诊断系统，它通过测试锅炉水、蒸汽的温度压力和流量、烟气含氧量、磨煤机和风机电流等信号，猜测锅炉运行状况，对锅炉运行提出建议，通过调整吹灰、燃烧器、过热器/再热器喷水减温、过剩空气系31、数等来达到优化锅炉运行的目的。（3）锅炉应力分析仪。锅炉应力分析仪监测造成疲惫和断裂的锅炉集箱应力状况、流体温度和金属温度的温差以及流体的流淌状况。可以确定应力状况、裂纹的状况以及剩余寿命。（4）炉管检漏系统。这套系统可以发觉早期的泄漏、泄漏点的大致位置和严峻程度以及泄
31、漏的增长速度，以便支配准时修理，避开爆管和相邻炉管破坏。（5）飞灰含炭量监测仪。在燃煤电厂，测定飞灰含炭量可以知道燃烧效率，以便调整锅炉运行，原有飞灰含炭量测量方法是离线进行的，时间滞后，不利于运行调整。飞灰含炭测量仪通过固定安装的探头收集飞灰样本，进行微波分析，实时监测飞灰中含炭量，指导运行人员调整过剩空气系数、燃烧器角度、磨煤机出力等参数,优化锅炉运行，降低发电成本，而且低含碳量灰可回收作为混凝土填料。（6）集箱测漏检测系统。集箱测漏检测系统收集和分析集箱泄漏时发出的声波,其探头焊在集箱上，其原理与锅炉测漏系统相像。（7）锅炉炉膛高温热成像系统。高温热成像系统（镜头，机体和冷却系统）可以在1370或更高温度下使用，它可以从观看孔或检修孔装入，可以间歇使用以延长使用寿命。用高温成像系统得到的信息可以定期检测锅炉水冷壁状况、确定管壁温度；检查火焰外形、大小和流淌形式、分析燃烧状况、结渣、管泄漏等状况，关心运行人员发觉潜在隐患（如火焰贴壁，绝热恶化等），以便调整燃烧器和掌握送风。感谢！
