月
POWER EQUIPMENT
Vol．26，No．1Jan．2012
收稿日期：2011-07-05作者简介：杨长柱（1981），男，工程师，从事汽轮机强度、振动及机组故障诊断研究。
E-mail ：changzhu．yang@sohu．com
汽轮发电机组振动监测故障诊断系统的评述
杨长柱
（东方汽轮机有限公司，德阳618000）
摘
要：介绍了几种汽轮发电机组振动监测故障诊断系统（TDM 系统）的功能、组成和实现方式，并简单
论述了各TDM 系统的优缺点。现场应用表明：TDM 系统对机组的振动监测能减少机组停机次数，提高设备的可用率，降低发电成本。
关键词：汽轮发电机组；振动监测；故障诊断；可用率中图分类号：TP206．3
文献标识码：A
文章编号：1671-
086X （2012）01-0067-03Summary of the Monitoring and Fault Diagnosis Systems
for Turbine-Generator Vibration
YANG Chang-zhu
(Dongfang Turbine Co．，Ltd．，Deyang 618000，China)
Abstract:The function，composition and implementation of some turbine-generator vibration monitoring and fault diagnosis systems (TDM system )have been introduced and the advantages and disadvantages of different TDM systems have simply been evaluated．Field application shows that the vibration monitoring function of TDM system may help to reduce the times of unit shutdown，and accordingly increase the unit efficiency and lower the power generation cost．
Keywords:turbine-generator unit;vibration monitoring;fault diagnosis;availability
汽轮发电机组运行的好坏直接关系到电厂运行的安全性和经济效益。汽轮发电机组的异常振动是造成机组非计划停运的主要原因之一。加强机组的振动监测，对于快速准确地把握机组运行状态、
预测故障、提高综合维修水平、确保机组安全稳定地运行有重要的意义［1］
。
目前常用的TDM 系统主要有Bently 公司的System1系统、Epro 公司的MMS6851系统、Alstom 创为实公司的S8000系统、英华达公司的EN8000系统、华科同安公司的TN8000系统以及VB me-ter 公司的CMS 系统等。以下对上述系统的基本构成、功能以及实现方式予以介绍。
1汽轮发电机振动监测系统
1．1System1系统
System1系统是美国Bently 公司针对设备状态和性能监测的开放的软件平台，它不仅仅是简单的TDM 系统，还能与其他技术结合起来，进一步提供整个过程系统全范围的厂级资产管
理方案，
成为一个资产管理系统。系统结构图见图1
。
图1Systeml 系统结构图
Systeml 主要功能有：
（1）核心功能，每个System1方案都建立在
一个标准的软件平台上，包括许多核心功能，如数据采集，通过标准Microsoft Windows 环境下的数据库进行组态、显示和通讯等。
（2）数据采集显示，System1数据采集软件
第26卷
与各个数据采集模块之间通讯以进行数据采集，并根据组态数据库中存储的组态信息对输入数据进行处理。System1显示软件采用图形化接口和诊断工具，用于查看数据库中存储的信息。
在功能实现上，需要利用BN3500TSI系统中的3500/22M瞬态数据接口（TDI）模块将系统采集的振动数据送入System1系统进行分析和监测。3500框架中配置的瞬态数据接口（TDI）模块3500/22M先完成框架内模块的通讯，然后将TDI模块与System1服务器采用网线连接到网络交换机，以形成通讯网络。System1将由TDI获得的数据存储在数据库中存档保存，同时将其实时地在界面上进行显示。
System1服务器还可以采用以太网OPC、DDE、NetDDE或Modbus方式，接收和存储经DCS采集并发送的过程变量信息，推荐采用OPC 服务器或Modbus方式。System1接收到信号后存储在System1服务器中，并将监测、分析和诊断等综合管理信息在人机界面上显示。
1．2MMS6851系统
MMS6851系统是德国Epro公司生产的MMS6000系统的配套产品，采用Windows2003作为操作平台。数据管理采用ODBC开放式网络数据库结构，确保数据的快速存储和多用户的同时访问。系统具备网络扩展功能，可连接电厂的MIS和SIS网，还可以远程通讯。系统结构图见图2。
图2MMS6851系统结构图
MMS6851服务器通过局域网与MMS6823进行网络通讯而获得实时数据，并在数据库中存储。而MMS6823通过RS485通讯口与MMS6000系统的RS485总线连接，获取MMS6000系统各测量模块的实时数据，通过RS232按Modbus协议与第三方系统（如DEH，DCS）通讯。
MMS6851用户端通过网络从MMS6823服务器获得实时数据进行实时监测显示，并与服务器上的数据库连接获得历史数据，进行数据分析、故障诊断和数据库报表生成。通过显示器和打印机实现图形、报表和故障诊断结果的显示和打印输出。
MMS6851系统具备在线监测显示功能、历史数据分析功能、报表输出功能、专家系统功能和网络通讯功能等。
1．3S8000系统
S8000汽轮机振动在线状态监测和分析系统，是专门针对电力行业的汽轮发电机组、给水泵汽轮机及风机等而设计的新一代Advanced TDM系统。S8000系统能够在线连续监测机组运行过程中的振动及各种工艺参数，自动存储振动分频、方向、波形、启停机、变负荷等有诊断价值的数据，并提供专业的诊断图谱。系统结构图见图3。
图3S8000系统结构图
S8000系统由一个中心服务器WEB8000及若干个现场监测站PWR8000PLUS等组成。现场数据采集和监测分站（PWR8000PLUS）安装在控制室或操作间，负责对汽轮发电机组的振动、键相、过程量等信号进行调理、采集、图谱分析，启停机、变负荷数据等有用数据的临时存贮，并向WEB8000上传数据。中心服务器（WEB8000）安装在企业局域网上的任一地方，进行数据的存贮与管理、数据的网上传输与发布，负责对各监测分站的设置与管理，以及其他的信息管理。浏览站为电厂局域网或internet网上的任何一台计算机。
S8000系统中的动态信号、静态信号和键相信号均是先连接到振动和静态信号转接板上，然后通过50针电缆同PWR8000相应端口连接，静态信号也可以通过OPC或Modbus协议同DCS 或DEH通信进行获取。
1．4TN8000系统
TN8000系统由北京华科同安公司开发，由智能数据采集箱、上位分析计算机（工程师站）、远程分析诊断中心及相关的监测分析诊断软件组成。系统结构图见图4。
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第1期
杨长柱：
汽轮发电机组振动监测故障诊断系统的评述图4
TN8000系统结构图
TN8000系统有振动监测模块和静态信号监测模块，其中振动监测模块连接振动的缓冲输出信号，
静态信号模块则可以连接4 20mA 或0 10V 直流静态信号。振动信号、静态信号和键相分别连接于振动、静态信号和键相信号转接板，然后再通过九针电缆同相应的振动或静态信号板件的九针D 型口连接。
TN8000系统具备监测分析功能、故障诊断功能、动平衡计算功能。1．5EN8000系统
EN8000系统是北京英华达公司开发的基于计算机和单片机的集散型主从分布式系统。该
系统可自动采集、
记录和分析与设备安全有关的主要状态参数，包括振动、转速、轴位移、胀差、偏心和功率等［2］
。整个系统由网络集成，分级模块化设计，具有良好的人机界面。EN8000系统结
构及实现方式与TN8000系统基本相同。1．6CMS 系统
CMS 系统是Vibro Meter 公司开发的与VM600系统配套使用的状态监测系统，通过CMC16模块进行状态监测，CMC16模块安装在VM600框架的前面，通过VME 总线与CPU 通讯，通过以太网或其他串口的连接与外部通讯，利用CMS 软件包进行数据分析处理显示。系统结构图见图5
。
图5CMS 系统结构图
2对各系统的简单评述
上述几种TDM 系统均在电站中得到了广泛
应用。
2．1系统功能
功能上各厂家的TDM 系统大同小异，都能够实现数据采集存储和各种图谱分析显示功能，同时具备专家故障诊断系统，可以对机组的运行状况进行简单的故障诊断；其中EN8000和TN8000还提供了动平衡计算功能，方便振动专业人员进行动平衡；S8000系统功能与System1较接近，并提供远程维护
功能，方便系统维护；MMS6851系统和CMS 系统在常规轴系振动监测的基础上还增加了阀门振动监测模块，可以用于核电机组的振动监测，目前核电机组TDM 主要是这两种系统。2．2可操作性和可靠性
在可操作性和可靠性方面，国外公司的TDM
系统明显优于国内公司。System1系统、MMS6851系统和CMS 系统由于连接本公司的TSI ，采用网
线、光纤或专用通讯模块直接与TSI 传递数据，在数据传输速度和可靠性方面占明显优势。其他国内的TDM 系统受接口，需要通过硬接线或专用电缆将TSI 数据引出，再利用网线或光纤传至各自的服务器，直接影响到传输效率。2．3系统价格
成本方面，国外TDM 系统价格较高，而国内的TDM 系统价格相对比较便宜。2．4远程诊断
远程故障诊断方面，各个TDM 系统理论上都可以实现远程故障诊断，但实际操作中都存在诸多，如电厂网络开放性、
TDM 远程服务器配置等。目前东方汽轮机有限公司S8000远程故障诊断中心已投入运行。
3结语
应用机组振动监测和故障诊断技术，能够有效地发现机组在运行中的事故隐患，帮助维修人员及时有效地排除设备故障，避免发生设备恶性事故和严重的人身伤亡事故造成巨大经济损失。因此，电厂配置汽轮发电机组振动监测故障诊断系统，不但能对机组的运行状态进行在线监测，同时能通过机组振动和运行状态的分析来确定机组是否需要进行检修，从而减少机组的停机次数，提高设备的可用率，降低发电成本。
参考文献：
［1］黄永东，如何选择汽轮发电机组诊断管理系统［J ］．发电设
备，
2006，20（6）：463-465．［2］郑松远，EN-8000汽轮发电机组振动监测分析故障诊断系统
［J ］．华北电力技术，1999（6）：7-10．
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