18008063797
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一、系統(tǒng)介紹
合睿達金屬結(jié)構(gòu)實時在線監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋了水利水電（啟閉機、鋼閘門、升船機、引水壓力鋼管、水泵）、起重機械（起重機、電梯等卷揚提升機械）、等工業(yè)設(shè)備。
二、系統(tǒng)原理
基于金屬結(jié)構(gòu)、電機、液壓缸的結(jié)構(gòu)特點和軸承的故障機理以及現(xiàn)代信號處理技術(shù)、計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等建立的，具有先進性、可靠性、實用性和可擴展性等特點。在這些設(shè)備運行過程中，提取其外部狀態(tài)信號， 如激振、應(yīng)力、聲發(fā)射、振動、壓力脈動、溫度和其他過程量信號，通過對這些狀態(tài)信號的采集、存儲、分析、比較，判斷設(shè)備內(nèi)部潛在的或已經(jīng)形成的機械和電氣故障，為設(shè)備維護部門提供第一手信息和資料，從而實現(xiàn)預知維修，并通過振動數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)精密維修，縮短維修用時，為檢測維修制度合理化提供準確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
水工金屬結(jié)構(gòu)的故障問題主要有腐蝕、應(yīng)力超標、振動問題、焊縫問題、啟閉力問題等，影響其安全運行的因素主要有運行環(huán)境、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、動力響應(yīng)、運行姿態(tài)、門槽水力學參數(shù)、啟閉機運行狀態(tài)、運行操作管理人員素質(zhì)等動脈等。針對以上影響水工金屬結(jié)構(gòu)安全運行的關(guān)鍵性因素，我們將對以下幾個方面對其監(jiān)測及其分析：
（1）應(yīng)力監(jiān)測：對閘門的主梁、門軸柱、斜撐桿、頂?shù)讟械戎饕獦?gòu)件進行應(yīng)力監(jiān)測， 并對閘門的結(jié)構(gòu)強度進行評估。
（2） 運行姿態(tài)監(jiān)測：對閘門運行姿態(tài)進行監(jiān)測，實時掌握閘門運行情況，并對其 進行運行安全性評估。
（3）頂?shù)讟屑熬硗草S承處監(jiān)測：對閘門頂樞軸、底樞蘑菇頭、卷筒軸軸承的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，實時掌握頂樞、 底樞、卷筒的受力狀態(tài)及運行狀態(tài)，并對其進行安全性評估。
（4）振動監(jiān)測：
對閘門、門蘑菇頭等位置進行激動監(jiān)測， 實時掌握閘門的動態(tài)特性，并對其進行運行安全性評估。
對啟閉機的電機、減速箱、卷筒、液壓油缸的振動監(jiān)測，實時掌握啟閉機、電機、減速箱的動態(tài)特性，并對其進行運行安全性評估。
（5） 軸向位移監(jiān)測：對卷筒的軸向位移進行實時監(jiān)測，判斷軸向竄動的嚴重程度，實時掌握卷筒動態(tài)特性，并對其進行運行安全性評估。
（6）轉(zhuǎn)速監(jiān)測：對電機轉(zhuǎn)速，輔助振動監(jiān)測進行啟閉機狀態(tài)的綜合分析
三、系統(tǒng)運維圖
合睿達金屬結(jié)構(gòu)實時在線監(jiān)測系統(tǒng)可無縫連接機組的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)形成水電站設(shè)備智慧運維系統(tǒng)（如下圖）。
四、系統(tǒng)集成
我公司經(jīng)過反復試驗，計算和驗證，選用優(yōu)質(zhì)傳感器采集數(shù)據(jù)，研發(fā)高精度A/D轉(zhuǎn)換采集板卡，自行編制數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲及分析軟件，定制并采購優(yōu)質(zhì)電控箱柜，將在線監(jiān)測的全部環(huán)節(jié)集成為系統(tǒng)，進行整體安裝和部署，系統(tǒng)示意圖如下。閘門監(jiān)測主要項目和顯示界面如下圖所示，針對不同工程，還可定制顯示內(nèi)容。
當一個工程具有多孔閘門須同時監(jiān)測其工作狀況時，可按下圖所示，依據(jù)工程現(xiàn)場條件，將多扇閘門的數(shù)據(jù)顯示、存儲工控機集成在一個電控柜內(nèi)，以節(jié)省閘房操作空間。
一、系統(tǒng)背景
壓力鋼管一般用于水電站引水發(fā)電系統(tǒng)，以及長距離引調(diào)水工程的高壓管段，一方面承擔著大流量輸水的作用，又要承擔極大的內(nèi)水壓力，國內(nèi)水電站壓力鋼管承受水頭多在100－200米數(shù)量級，對抽水蓄能水電站則高達數(shù)百米水頭，另一方面，當管道內(nèi)壓力波動時，壓力鋼管受脈動荷載，對焊縫、補償接頭等薄弱環(huán)節(jié)有非常高的要求。球叉、“卜”型叉由于結(jié)構(gòu)復雜，平面力學計算不易，焊縫密集，應(yīng)力集中，也是破壞的高危部位。
壓力鋼管一般由鋼板卷制，焊接而成，造價高，在長距離輸水工程中，往往是管壓最高的管段使用。當管道末端控制閥操作失當時，會引起管道內(nèi)的巨大水錘作用，對接焊縫和加勁環(huán)受沖擊荷載作用；壓力鋼管相較于PCCP管，玻璃鋼管，球墨鑄鐵管等材質(zhì)的管道，有更高的壓內(nèi)壓能力，但自身的缺點也很明顯：由于材料強度高，同等內(nèi)壓條件下，壁厚較薄。當管道內(nèi)出現(xiàn)負壓時，壓力鋼管會發(fā)生局部失穩(wěn)，最終造成管道受外壓破壞。一般的，鋼管耐負壓一般不超過相當于－5米水頭的吸力。
二、系統(tǒng)介紹
我公司針對壓力鋼管的工作特點，擬定在線監(jiān)測的主要工作內(nèi)容包括以下：
1.應(yīng)力監(jiān)測。
壓力鋼管所受荷載較大，且有脈動、沖擊荷載作用，在管道高壓段的環(huán)縫、加勁環(huán)對接焊縫、球叉、“卜”型叉等位置，大量布置應(yīng)力監(jiān)測傳感器，以持續(xù)監(jiān)測材料的強度情況。對長距離輸水的明管，還須按向陽面和背陰面分別布置應(yīng)力傳感器，監(jiān)測管道停水檢修時段，受日照產(chǎn)生的溫差應(yīng)力造成管道屈曲變形。當應(yīng)力傳感器數(shù)值有斷崖式突變時，則判斷該傳感器附近板材發(fā)生局部失穩(wěn)，須緊急搶修。
2.振動監(jiān)測
對壓力鋼管進行沿線各點的振動監(jiān)測，一方面有助于掌握壓力脈動對管道結(jié)構(gòu)的影響，另一方面還可對長距離輸水管道內(nèi)的流態(tài)有所掌握，例如水－氣并存的狀態(tài)，不利于壓力管道安全運行。當管道局部缺陷，如沙眼，焊縫裂紋等，或因磨蝕、氣蝕造成管壁破損，由高壓射水引起的板材高頻振動，也可被加速度傳感器捕捉到，從而指明缺陷所在位置。
3.無論是水電站的明管或埋管，又或者是長距離輸水管道，都存在不同程度的不均沉降，這給管接頭和焊縫帶來額外荷載，極端條件下會造成焊縫拉裂，管節(jié)脫開等現(xiàn)象。我公司高精度姿態(tài)監(jiān)測，可測得極微小的角度變位，適用于地質(zhì)條件有突變的管段或補償接頭。在沉降產(chǎn)生危害性破壞前，在線監(jiān)測系統(tǒng)給出預警，提示停水處置。
4.其它可定制監(jiān)測項
我公司研發(fā)的聲發(fā)射傳感器，可對微小的焊縫裂紋擴展進行監(jiān)測。壓力鋼管的結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中部位，設(shè)置多個聲發(fā)射傳感器，可對高危點進行實時監(jiān)測，防止因應(yīng)力脈動，流激振動引起焊縫缺陷擴展，造成鋼管失事。我公司在線監(jiān)測系統(tǒng)還可接入多個視頻信號通道，可對局部低點，進排氣閥等可能存在“跑、冒、滴、漏”的位置，以及日常巡查不易接近的死角進行視頻監(jiān)控。通過設(shè)置于管壁的壓力變送器，在線監(jiān)測系統(tǒng)也可接入管道內(nèi)壓信號，由于本系統(tǒng)工控機具有大容量固態(tài)硬盤和高可靠性的特點，可視為電站的“黑匣子”使用，按時間記錄的壓力值，與電站自動控制系統(tǒng)互相驗證測值準確性，也可用于管道安全評估的數(shù)據(jù)依據(jù)。
一、系統(tǒng)背景
啟閉機是重要的水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，其可操作性和穩(wěn)定性決定了水利水電工程安全。各型啟閉機的工作特征為低速重載，使用頻率低，部分深孔閘門啟閉機使用率接近1-2次/年，與港口機械常年連續(xù)使用的工況完全不同。因此套用港機的在線監(jiān)測方法和思路不適用于水工金屬結(jié)構(gòu)啟閉設(shè)備。
二、系統(tǒng)介紹
我公司研發(fā)的啟閉機監(jiān)測系統(tǒng)，與實際水利水電工程緊密結(jié)合，監(jiān)測內(nèi)容和精度貼合實際運用條件，面向水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)啟閉機設(shè)備在線監(jiān)測領(lǐng)域，提供的服務(wù)主要包括以下。
1、固定卷揚式啟閉機（簡稱：固卷）
固卷主要用于操作各類平面檢修、事故或快速閘門，水頭不高，孔口適宜的條件下，亦用來操作平面工作閘門，部分不需要啟閉機提供下壓力閉門的弧形工作閘門，也使用固卷操作。固卷主要失效型式是機械傳動鏈損壞，包括：制動器徑向跳動超差，連軸器同軸性超差，傳動齒輪膠合，齒輪過度磨損，斷齒，滾動軸承滾動體壓潰，滑動軸承斷裂抱死等。針對這些傳動系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題，我公司認為對整機主要部位的振動監(jiān)測是固卷在線監(jiān)測的重點。傳感器布置如下圖所示：
當前，啟閉機電控柜內(nèi)一般均設(shè)置有較完善的荷載和開度指示裝置。我公司不再重復監(jiān)測，而將重點放在振動監(jiān)測上。對啟閉機傳動鏈的各節(jié)點位置設(shè)置多個單向加速度傳感器，將啟閉機運行過程中重點部位的振動值進行采集和存儲。啟閉機與閘門的振動完全不同，啟閉機是自身有激勵源的機械振動，通過特定點位的單向加速度值，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和變換，可與測得的轉(zhuǎn)速，已知的各級齒輪齒數(shù)進行比較，當有明顯的周期性和關(guān)聯(lián)性時，可判斷該部位的部件有發(fā)生損壞的傾向，在完全破壞失效前，提示管理人員進行維修或更換。
我公司還可按客戶要求，增設(shè)位移傳感器，監(jiān)測安全制動器制動盤端面跳動和軸向竄動。一般來說，卷筒是整機最重的部件，卷筒軸兩端的滑動軸承荷載最大，又處于低速運行條件下，潤滑不良。制動盤與卷筒剛性連接，監(jiān)測制動盤的端面跳動既可確保制動器的制動安全性，也可掌握核心部件的工作穩(wěn)定性；增設(shè)減速機高速軸輸入端溫度監(jiān)測，針對裝配工藝不良，將啟閉機連續(xù)運行時軸承溫升情況納入監(jiān)測范圍，有助于了解整體工作狀況。
2、門機監(jiān)測
門機一般用于操作發(fā)電洞相關(guān)金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品和多孔泄水閘共用的平面檢修閘門。一般荷載不大，操作頻率不高，但由于門機受現(xiàn)場條件制約，一般位于壩頂，如風、雪等活荷載具有一定的不確定性，加之起升機構(gòu)位于門機頂部，重心偏高，當?shù)卣鸷奢d作用時產(chǎn)生鞭梢效應(yīng)，對門機有較大影響。除起升機構(gòu)參照固卷設(shè)置相應(yīng)監(jiān)測手段外，還需對門腿、主梁等結(jié)構(gòu)件監(jiān)測，原理框圖如下所示：
門腿的應(yīng)力傳感器并不是以材料的許用應(yīng)力限值為目標的結(jié)構(gòu)強度監(jiān)測，而是通過比較不同門腿應(yīng)力值的大小，判斷門機整體抗傾覆安全性。當兩側(cè)門腿應(yīng)力差值較大時，表明當前門機受強風作用，須檢查夾軌器工作狀態(tài)，必要時增加臨時錨錠裝置，保證門機抗傾覆安全。
門機為鋼結(jié)構(gòu)件和機械傳動機構(gòu)的綜合體，整體剛度偏弱；通常水利水電工程水面開闊，壩頂風力強，風向因壩體影響而多變。門腿在風場中可能產(chǎn)生各向的振動，屬流固耦合問題，十分復雜。現(xiàn)行門機結(jié)構(gòu)仍然遵循考慮動荷載的靜力學設(shè)計原則，我公司偏重于整體的動力學特性研究：通過布置于門腿和主梁的三向加速度傳感器，采集數(shù)據(jù)，經(jīng)處理和數(shù)學變換后，嘗試與主要構(gòu)件的模態(tài)分析結(jié)果進行比較，對門機的動態(tài)安全性和穩(wěn)定性進行預警。
3、液壓啟閉機
液壓啟閉機較為精密，自動化程度高，電氣保護完善，閥組具有冗余設(shè)計。我公司對液壓啟閉機的在線監(jiān)測重點在油缸鉸軸的工作特性監(jiān)測，輔以機架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測。如下圖所示：
通過對油缸鉸軸的監(jiān)測，能及時發(fā)現(xiàn)鉸軸軸承的隱患，在發(fā)生鉸軸抱死前，在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出示警。
水利水電工程對啟閉設(shè)備的需求是多樣的，其它啟閉機型式，如盤香式啟閉機、螺桿式啟閉機、臺車式啟閉機等，可依據(jù)您的需求，靈活定制監(jiān)測內(nèi)容，敬請來電來函垂詢，我公司竭誠為您提供監(jiān)測方案和分析服務(wù)。
一、應(yīng)用背景
水輪機頂蓋是水輪發(fā)電機組重要的封水承壓部件，頂蓋螺栓的聯(lián)接情況是機組安裝、運行維護的關(guān)鍵工序之一。這個部位的螺栓一旦出現(xiàn) 預緊力松弛或疲勞斷裂的問題，將會產(chǎn)生災難性的后果。
二、系統(tǒng)簡介及原理
超聲波應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)采用超聲法檢測螺栓的法向應(yīng)力超聲波在材料中傳播時間與應(yīng)力呈現(xiàn)一定線性關(guān)系，通過精確測量聲波的傳播速度或聲時，然后根據(jù)預先標定的應(yīng)力與時差關(guān)系曲線精確計算出構(gòu)件的法向應(yīng)力，該技術(shù)成熟、可靠，能測量構(gòu)件絕對應(yīng)力，同時可以監(jiān)測螺栓的斷裂。
系統(tǒng)通過超聲發(fā)射卡產(chǎn)生激勵信號，超聲探頭接收到系統(tǒng)產(chǎn)生的激勵脈沖后，產(chǎn)生超聲波信號，超聲探頭接收到的信號被采集卡接收，經(jīng)過前置濾波，然后再經(jīng)過增益放大，再經(jīng)過ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送到信號處理模塊進行信號分析，然后上傳到工控機進行顯示。
三、系統(tǒng)特點
1、傳感器
接口型號：M5，接口位置設(shè)計靈活，可直出，可側(cè)出·探頭直徑：10mm，更小的直徑可以產(chǎn)生更大的超聲主瓣，轉(zhuǎn)換效率更高·諧振頻率：5MHz，更大的頻率可以檢測更小的缺陷。
2、32通道采集盒樣機
測量精度高：
100M采樣率、16位精度ns級分辨率實現(xiàn)MPa級檢測精度測量范圍廣：最高400V激勵電壓探頭直徑小，可產(chǎn)生更大的超聲主瓣，可測量2m長的螺栓。
四、系統(tǒng)功能
1、超聲系統(tǒng)采集端軟件螺栓拉力曲線標定
2、超聲系統(tǒng)采集端軟件應(yīng)力測試功能
3、超聲系統(tǒng)采集端軟件缺陷檢測功能
4、超聲系統(tǒng)客戶端軟件多通道在線監(jiān)測
5、超聲系統(tǒng)客戶端軟件多通道在線監(jiān)測
五、案例圖片
（彭水電站4#機組頂蓋螺栓應(yīng)力監(jiān)測）
（三峽升船機臥倒門底支鉸螺栓應(yīng)力測試）
（深溪溝電站4#機組頂蓋螺栓監(jiān)測）
（山秀電廠3#機組連接螺栓監(jiān)測）
