秦爽 陈超 金文宝 梁雪山 郭桉麟

摘 要：针对传统盘车精度差、耗时长、缺乏精确调整方法等问题。采用当下流行的计算机有关技术、传感器技术、无线通信技术，研究并且开发了水电机组动态盘车数据采集与分析系统。该系统可以提高轴线检测处理的效率以及准确性，能加快轴线的处理速度，提高盘车的工作效率，节约人力物力，缩短检修工期。

关键词：动态盘车;数据采集;数据分析

中国水电系统经过20年的快速发展，现在水电装机总容量已经超过了2亿KW，建成大中小水电站超过了4.5万座。水电机组是水力发电厂的关键设备，机组运行的状态直接影响水力发电厂的安全运行。水电机组盘车是调整水轮机轴与发电机轴轴线的过程，在水电站大修过程中，盘车的时间和精度对于大修质量和大修时间影响巨大。随着越来越多水电机组的投入运行，自动化盘车系统大量应用于机组检修。但这些盘车系统仅解决了自动转动问题，并不能提高盘车的速度与工艺，且已有自动化盘车系统造价高、维护复杂，无法得到很好的应用。

针对传统盘车存在测量点数量少、人工记录有误差、盘车耗时长等问题，提出了一种能够满足任意测点和快速高精度连续盘车需要的系统。在详细阐述系统体系基础上，给出了软件平台的关键技术与实现措施。该分析系统具备实用性强、精确度高、工作效率高、盘车方法现代等优点，因此具有非常好的应用和推广价值。

本文根据水电机组盘车的实际情况，探索了动态测量方式而且能够自动出具调整方案，研发出了一种契合实际的水电机组动态盘车数据采集与分析系统。系统采用现代的传感器与快速采集装置实现等分点动态盘车测量，计算机同时记录数据并给出合理的盘车调整方案。

1动态盘车装置的优点

与传统盘车工艺做出比较后发现，动态盘车装置具备下列优点：

1）盘车装置安装、装配、非常简便而且操作也很容易，能够适应工作人员的工作环境和工作条件，能够降低工人的劳动强度，提高了工人的工作效率;排除了盲目、超负荷驱动的隐患，从根本上确保了人员和设备的安全，适合在水电站中运用和推广。

2）力的作用点以及作用方向符合常规，均匀的转速、传动比合理、驱动较平衡、停點定位精确，为了使转子于充分、自由的状态下读取精确的数据可以通过正反转控制的方式，轴向、径向无干扰，这些关键点能保证测量数据客观有效，因此提高了盘车的测量准确度。

3）动态盘车利用传感器控制百分表进行自动取数，同时系统软件同步记录数据，在盘车过程中无须再像传统盘车方式进行间断记录数据，大大提高了盘车的工作效率。

2 总体设计思路

系统采用先进的无线通信技术、计算机技术、传感器技术，研发了一个用于水电机组检修的“水电机组动态盘车数据采集与分析系统”，能够加快“多点等分角度”轴线数据工作速度也可以让数据得到连续采集与处理，检修工期可以大大缩短，进而提高轴线处理的质量。

系统对于测量轴线的径向位移使用的是德国的高级百分表，运用色标传感器识别各测点方位。计算机通过无线传输技术将采集端的数据收集到本地系统，数据分析处理软件将根据采集得到的数据进行分析计算，以完成数据的分析与处理。根据机组轴线的状态用图形图像的方式展示出来，然后给出关于轴线处理的合理建议。系统结构示意图如图1所示。

3 系统平台设计

本系统是基于C语言开发的。基本过程是通过传感器采集数据，然后通过无线传输进行数据上传。

基本主要过程：

1）传感器感应

传感器标定是保证动态盘车连续采样的前提。因为本系统要求可以进行动态连续采集“多个点且等分角度”数据，所以在进行盘车的时候要对被测位置的精确摆度值进行一个连续的采集，故要对大轴上的合适位置安装传感器，当到达指定色标，传感器收到信号进行激活。

2）盘车数据采集

数据采集是需要动态盘车装置匀速连续的驱动下才可以完成，针对水电机组的法兰、上导、水导、镜板等部位的测点使用色标传感器进行并行连续地控制采样，利用系统平台的驱动程序记录显示的过程。并行连续采样与显示有两个关键点需要解决：一是盘车具有的多个被测部位：如法兰、上导、水导等部位，必须要确保被测部位数据的同步性在进行盘车的时候。二是如何保证实时连续的显示问题。由于电厂具有电磁环境，所以容易受到电磁的冲击干扰等，为了保证采集数据的可靠性，需要对于因干扰而产生的无线传输误差进行规避。

3）盘车无线通信设备

应用数传电台的现代技术让软件系统与测量工具二者之间能够进行双向通信，选择半双工制串行的通信方式。数传电台具有成本造假低、效率高、可靠性好、功能结构简单、用户编程范围广、传输方便快捷等多种优点，能应用于控制系统和很多测量系统中。

本系统包括的主要功能如下：

1）机组类型选择模块：登录系统之后在此界面进行机组类型选择。

2）机组安装及拆卸流程演示模块：此模块的功能是对非专业人员进行简单的盘车结构展示以及拆卸安装流程，还可以查看盘车结构示意。

3）盘车数据采集模块：通过此模块可以设置盘车机组的参数并且通过盘车测量采集到各个部位的摆度值。

4）盘车数据处理模块：该模块能够对盘车的采集数据进行计算并且能够分析盘车摆度曲线还可以对盘车轴线的状态进行展示。

5）盘车轴线处理模块：具有轴线故障诊断功能和盘车轴线状态示意图展示功能。

6）盘车轴线仿真调整模块：给出盘车调整方案并且具有盘车轴线调整仿真模拟功能。

7）盘车报告打印模块：供用户进行相应的关键数据的打印。系统功能模块划分如图2所示。

3.1盘车数据记录分析

该模块摆度测量装置采集上导、法兰、水导等的X、Y方向的摆度，定点设置盘车的等分点数，盘车数据记录主要是测量各个部位的摆度值。根据盘车装置测量出主轴各个代表性部位的相关摆度值，分析机组轴线的状态然后计算出它的垂直度（其中包括发电机主轴相对镜板的垂直度，水轮机主轴相对发电机主轴法兰面的垂直度），为轴线处理工作提供依据。轴线测量是整个轴线工作的基础。此界面右侧是实时盘车图，盘车图的作用是在盘车过程中对测量点进行实时观察然后观测数据，它可以查看到传感器测出的实时数据。图3为该系统软件的数据采集界面。