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有助于了解空化故障的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組的安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義[2]。
2 面臨問題
通過數(shù)值計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、模型觀測(cè)試驗(yàn)等方法，人們對(duì)空化空蝕產(chǎn)生的機(jī)理和外部表現(xiàn)形式有了定的了解，在利用空化空蝕信號(hào)特征進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷方面取得了大量的研究成果[3]。通常采用的方法有流量-揚(yáng)程法、噪聲法、壓力脈動(dòng)法、圖像法等[4-7]。流量-揚(yáng)程法簡(jiǎn)單方便，但是具有滯后性，無法診斷初始階段的空化;噪聲法利用振動(dòng)傳感器或聲壓計(jì)采集水輪機(jī)空化時(shí)產(chǎn)生的噪聲，壓力脈動(dòng)法通過測(cè)試并分析水輪機(jī)過流通道壓力脈動(dòng)來判斷是否發(fā)生空化，它們都容易受外界噪聲干擾，靈敏度不高，傳感器布置與安裝受測(cè)量對(duì)象和運(yùn)行環(huán)境限制;圖像法直觀，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但是對(duì)流體介質(zhì)的清潔程度、攝像裝置以及后續(xù)處理提出了高的要求。所以，在實(shí)際的水輪機(jī)空化監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究中，它們的效果并不理想。
水輪機(jī)產(chǎn)生空化時(shí)，空泡潰滅產(chǎn)生的沖擊波沖擊水輪機(jī)過流部件的壁面，使壁面原子的晶格發(fā)生位錯(cuò)變形，并終以彈性波的形式釋放出猝發(fā)能量，從而產(chǎn)生頻率范圍在20kHz～MHz的高頻聲發(fā)射信號(hào)聲發(fā)射波，并通過水力、機(jī)械系統(tǒng)傳播[8]。隨著聲測(cè)技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，通過測(cè)量和研究空化過程中氣泡潰滅時(shí)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)作為判斷空化是否發(fā)生及其發(fā)展程度的依據(jù)[9-]，已受到越來越多的關(guān)注。通過對(duì)聲發(fā)射高頻信號(hào)的提取與分析，既能克服低頻信號(hào)的干擾，又有助于準(zhǔn)地診斷水輪機(jī)發(fā)生空化的位置和嚴(yán)重程度等[2]。當(dāng)然，這也對(duì)采集高頻信號(hào)的傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、分析處理方法提出了更高的要求。
3 解決方案
本文擬以LabVIEW 軟件為開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)出套集聲發(fā)射信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理于體的、專門服務(wù)于水輪機(jī)空化狀態(tài)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化系統(tǒng)。聲發(fā)射傳感器收集到的聲發(fā)射信號(hào)前置放大器調(diào)理后經(jīng)高速數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)系統(tǒng)。在LabVIEW 平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)空化狀態(tài)聲發(fā)射信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理、狀態(tài)顯示等功能。整個(gè)系統(tǒng)的工作原理如圖所示。
圖 水輪機(jī)空化聲發(fā)射信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理圖
圖 水輪機(jī)空化聲發(fā)射信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理圖
3. 硬件部分
() 聲發(fā)射傳感器
選用北京聲華公司生產(chǎn)的SR-50M聲發(fā)射傳感器，如圖2所示。該傳感器由壓電陶瓷材料
廈門興銳達(dá)自動(dòng)化設(shè)備有限公司是一家專業(yè)從事全球知名品牌（DCS系統(tǒng)）（機(jī)器人系統(tǒng)）（大型伺服控制系統(tǒng)）模塊 備件銷售,公司產(chǎn)品內(nèi)容為分布式控制系統(tǒng)(DCS) 、可編程序控制器(PLC)、 MOTOROLA MVME工業(yè)用模組 、工業(yè)控制通訊轉(zhuǎn)換器(Anybus) 、遠(yuǎn)端輸出/輸入模塊(RTU) 、工業(yè)電腦(IPC)、 工業(yè)用低頻螢?zāi)?IPC) 、人機(jī)界面SCSI(50、68、80Pin) AnyBus(Gateway)我們售出的備品備件均提供一年的質(zhì)量保證、并且都經(jīng)過了嚴(yán)格的測(cè)試和認(rèn)證,現(xiàn)已成一家全球性的工業(yè)自動(dòng)化備件及零部件的銷售企業(yè)。
主營(yíng)產(chǎn)品，優(yōu)勢(shì)供應(yīng)，充足庫(kù)存：
各品牌DCS、PLC備件
Invensys Foxboro（?？怂共_）：I/A Series系統(tǒng)，F(xiàn)BM（現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出模塊）順序控制、梯形邏輯控制、事故追憶處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、輸入/輸出信號(hào)處理、數(shù)據(jù)通信及處理等。
Invensys Triconex: 冗余容錯(cuò)控制系統(tǒng)、基于三重模件冗余（TMR）結(jié)構(gòu)的最現(xiàn)代化的容錯(cuò)控制器。
Westinghouse（西屋）： OVATION系統(tǒng)、WDPF系統(tǒng)、WEStation系統(tǒng)備件。
Rockwell Allen-Bradley: Reliance瑞恩、SLC500/1747/1746、MicroLogix/1761/1763/1762/1766/1764、CompactLogix/1769/1768、Logix5000/1756/1789/1794/1760/1788、PLC-5/1771/1785等。
Schneider Modicon（施耐德莫迪康）：Quantum 140系列處理器、控制卡、電源模塊等。
ABB：工業(yè)機(jī)器人備件DSQC系列、Bailey INFI 90等。
Siemens(西門子)：Siemens MOORE， Siemens Simatic C1，Siemens數(shù)控系統(tǒng)等。
Motorola（摩托羅拉）：MVME 162、MVME 167、MVME1772、MVME177等系列。
XYCOM：I/O 、VME板和處理器等。
GE FANUC(GE發(fā)那科)：模塊、卡件、驅(qū)動(dòng)器等各類備件。
Yaskawa（安川）：伺服控制器、伺服馬達(dá)、伺服驅(qū)動(dòng)器。
Bosch Rexroth（博世力士樂）：Indramat，I/O模塊,PLC控制器,驅(qū)動(dòng)模塊等。
Woodward（伍德沃德）：SPC閥位控制器、PEAK150數(shù)字控制器。
工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)備件
優(yōu)勢(shì)品牌：ABB Robots、FANUC Robots、YASKAWA Robots、KUKA Robots、Mitsubishi Robots、OTC Robots、Panasonic Robots、MOTOMAN Robots等
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Simatic 6ES5948-3UR23
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ABB Freelance 2000 CPU DCP10
Simatic S5 CPU948 6ES5948-3UA23
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