具有自發電裝置的火電廠輔機無線振動監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有自發電裝置的火電廠輔機設備的無線振動監測系統。該系統由數據采集模塊、自發電模塊、數據處理模塊、數據傳輸模塊、APP智能設備客戶端組成。DSP高速處理器將輔機振動信號進行預處理，經由藍牙接口或Wi-Fi接口傳入智能設備終端，用戶可方便、快捷的在APP客戶端接收振動信息、故障預警信息，并能實現設備故障離線診斷。系統結合了雙穩態壓電振動發電技術,將設備振動能轉換為電能，實現了無線監測系統的自我供電，拓展了無線監測系統應用的環境，有效解決了惡劣環境下的火電廠輔機設備的振動監測，為輔機設備的安全、可靠運行提供了保障，極大提高了發電廠的生產效益。
【專利說明】具有自發電裝置的火電廠輔機無線振動監測系統
[0001]【技術領域】:
本發明屬于電廠設備故障監測領域，涉及一種基于移動終端的帶有自供電裝置的無線振動監測系統。具體是對火電廠輔機設備的振動監測。
[0002]【背景技術】:
在火電廠中存在著大量高速旋轉的輔助設備，如磨煤機、一次風機、通風機、順風機、開閉式水泵、電動給水泵、凝結水泵、循環水泵等。這類設備通常工作在粉塵多、溫度高、濕度大的惡劣環境中，具有分布廣、數量多、監測困難等特點。同時，這些設備也是發電環節的關鍵，每一環節出現問題或某一設備出現事故，都可能導致發電機組停機事故，給發電企業造成巨大經濟損失。因此如何保障發電廠輔機設備的安全、穩定運行，避免因設備故障造成經濟損失成為發電企業研究的焦點。
[0003]目前應用于設備振動監測的方式主要有三種:一種是在線監測。通過在設備上安裝傳感器，然后敷設屏蔽電纜，將現場的振動信號送到監視室，這種監測目前主要應用于汽輪機組等少量的關鍵設備的監測，但該方式使用于數量多、分布廣的輔機監測時，會造成工作量大、成本高、布線困難等問題。另一種是便攜式振動表監測，由技術人員定期定點進行巡測，記錄數據。這種方式的監測不僅精度差、自動化程度低，而且技術人員也無法那些工作在溫度高、粉塵多的輔機設備進行現場測量。還有一種是無線監測，該方法較上述兩種監測方式有較大優勢，但是無線傳感器網絡節點供電存在諸多問題，如采用電力線供電，存在布線困難、成本高的問題；如采用化學電池供電，則存在環境污染、電池更換困難等問題。再者，傳統的無線監測系統的客戶端是基于PC機的，因為PC機工作環境的限制，技術人員只能局限于監控中心瀏覽設備振動信息和接收故障預警信息。因此，發明一種基于移動智能終端的、帶有自供電裝置的、能適應惡劣環境的無線振動監測系統尤為必要。
[0004]
【發明內容】
:
本發明的目的是提供一種基于移動智能終端的、帶有自供電裝置的、火電廠輔機振動無線監測系統。該系統的監測前端無需電力線或化學電池，利用其自身攜帶的微型壓電振動發電機，將設備振動能轉換電能，為輔機振動監測網絡的前端供電，通過手機、平板電腦等智能設備就能實現對火電廠輔機振動的監測與故障診斷。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術方案是:系統由數據采集模塊、自發電模塊、數據處理模塊、數據傳輸模塊、APP智能設備客戶端組成。其具體的技術組成包括:
數據采集模塊是由速度傳感器、加速度傳感器組成。負責采集高速旋轉的輔機設備的振動信號。
[0006]自發電模塊是由微型雙穩態壓電振動發電機、能量收集電路、超級電容組成。將輔機設備的振動能量轉換為電能，由能量收集電路進行電壓調理，形成穩定的電壓并充入超級電容中。可為監測前端提供穩定、持續的電源。采用雙穩態壓電振動發電機代替傳統電池，將設備振動能轉換為電能，還能吸收設備的振動，降低振動帶給設備的危害。
[0007]數據處理模塊是由信號處理器組成。主要接收采集端輸送來的振動信號，并對信號進行降噪、壓縮等處理，為信號傳輸做準備。
[0008]數據傳輸模塊是由W1-Fi模塊、藍牙數據接口模塊組成。利用W1-Fi無線通信技術、藍牙無線通信技術實現振動信號的遠距離和近距離的無線傳輸。
[0009]APP智能設備客戶端是基于安卓操作系統的輔機振動監測與故障振動系統。技術人員可在手機、平板電腦上實現振動信號的接收、存儲、故障預警、離線診斷等功能。
[0010]本發明的有益技術效果是:
利用本發明能對數量多、分布廣、工作環境惡劣的電廠輔機設備實現自動監測。且該監測系統的成本較低，能適用于惡劣環境，彌補了輔機設備傳統監測方式的不足。采用基于安卓操作系統的客戶端和W1-Fi接口、藍牙接口的現代化通信技術，技術人員可隨時隨地的瀏覽輔機設備的振動信息，能第一時間獲知故障預警信息，快速的進行故障診斷和輔機設備的維修，有效提高了輔機設備運行的可靠性、穩定性，降低了輔機發生故障的次數，提高了生產效率。
[0011]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1是火電廠輔機監測系統總體框圖。
[0012]圖2是火電廠輔機監測前端框圖。
[0013]圖3是自供電模塊結構圖。
[0014]圖4是輔機振動監測與故障診斷流程圖。
[0015]【具體實施方式】:
下面結合圖和具體實施例進一步說明本發明。
[0016]圖1是火電廠輔機設備監測系統的總體框圖。考慮到輔機設備的工作環境差、數量多、分布廣的特點，該系統帶有自供電裝置，可將環境中的振動能轉換為電能，為監測系統的前端提供電源。同時，采用藍牙接口和W1-Fi接口的現代無線通信技術，可將輔機設備的振動信號快速傳遞到監控中心。技術人員使用智能手機或平板電腦就能在現場、監控中心或任何有網絡的地方都能瀏覽振動監測信息，第一時間獲知故障預警信息，為快速實現故障診斷和輔機設備維修提供寶貴時間。
[0017]圖2是火電廠輔機監測前端框圖。加速度傳感器、速度傳感器所采集到的振動信號進行AD轉換后，經多路數字通信接口進入DSP高速處理器中，然后對信號進一步降噪、編碼、壓縮等處理。系統采用藍牙數據傳輸接口和W1-Fi無線網絡接口，藍牙數據傳輸接口一般適用于20米以內的距離，在現場沒有無線網絡的情況下，技術人員利用該接口能實現大量數據的快速傳輸。W1-Fi無線網絡接口適用于現場或遠距離傳輸數據，技術人員使用手機或平板電腦能隨時隨地的接收數據。
[0018]圖3是自發電裝置模塊框圖。由微型雙穩態壓電振動發電機、能量收集電路、超級電容組成。雙穩態壓電發電機能將輔機設備的振動能轉換為電能，并能降低因振動帶給輔機的危害，同時，雙穩態壓電發電機具有較寬的諧振頻率，能提取不同工作頻率、不同輔機設備的振動能量，能在惡劣環境下持續、永恒的為監測系統前端供電。由于壓電振動發電機在每個振動周期的輸出電壓較高，而電流較小，不能直接向負載供電，因此需要能量收集電路，以提高壓電發電機的輸出功率。采用DC-DC模式的能量收集電路能將壓電發電機的高電壓、低電流的交流電轉換為低電壓、高電流的直流電，具有降壓增流作用，提高能量轉換效率。超級電容具有壽命長、能量密度大、充放電效率高的優點，其將雙穩態壓電振動發電機輸出的多余電能儲存起來，供監測前端電路使用，有效提高了能源的利用效率。
[0019]圖4是客戶端振動監測與故障診斷流程圖。客戶端是基于安卓操作系統的故障監測與振動系統，適用于目前流行的智能手機和平板電腦等智能終端。客戶端具有顯示與存儲故障信息、故障預警、故障診斷等功能，技術人員不僅能在自己的手機上瀏覽每一個輔機設備的振動信息，還能第一時間獲知輔機故障的預警信息，使有故障隱患的輔機設備能及時得到維修或更換，降低了輔機事故發生率。
【權利要求】
1.一種具有自發電裝置的火電廠輔機振動無線監測系統，其特征在于該系統由數據采集模塊、自發電模塊、數據處理模塊、數據傳輸模塊、APP智能設備客戶端組成。
2.數據采集模塊中的傳感器將采集到的輔機振動信號送入數據處理模塊，內置DSP的數據處理模塊對振動信號進行編碼、壓縮處理，經由藍牙數據接口或W1-Fi無線網絡接口將預處理后的振動信號傳入APP智能設備客戶端，技術人員使用手機或平板電即可瀏覽輔機振動信息，第一時間獲知輔機設備預警信息，并實現故障診斷。
3.根據權利要求1所述的應用于火電廠輔機設備的振動監測系統，其技術特征在于，所述監測模塊還包括:1)信號調理模塊，用于對采集到模擬量信號進行濾波、放大預處理；2) AD轉換模塊，用于將預處理后的模擬信號轉換為DSP能夠接收的數字信號。
4.根據權利要求1所述的應用于火電廠輔機設備的振動監測系統，其技術特征在于，所述的自發電模塊包括:I)雙穩態壓電振動發電機，用于提取不同振動頻率、不同輔機設備的振動能，并將其轉換為電能；2)能量收集與管理電路，用于調理壓電發電機輸出的電壓，提高輸出功率；3)超級電容，用于存儲多余的電能。
5.根據權利要求1所述的應用于火電廠輔機設備的振動監測系統，其技術特征在于，所述的數據傳輸模塊包括藍牙數據接口和W1-Fi接口。
6.根據權利I所述的應用于火電廠輔機設備的振動監測系統，其技術特征在于，所述的客戶端是應用在安卓操作系統下的智能機，包括手機、平板電腦。
【文檔編號】H02N2/18GK104457969SQ201410663487
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】何青, 毛新華, 劉輝, 褚東亮 申請人:華北電力大學