本發(fā)明涉及水輪機(jī)故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于聲發(fā)射信號(hào)的水輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
水輪機(jī)組故障的發(fā)展多數(shù)是漸變的，有磨損和疲勞特征，突發(fā)的惡性事故較少，即有一個(gè)從量變到質(zhì)變的過程；除了機(jī)械和電氣因素外，水力因素對(duì)水輪機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)也有著直接、復(fù)雜的影響。機(jī)械、電氣和水力因素三者往往相互耦合，使得水輪機(jī)組的動(dòng)力學(xué)和振動(dòng)機(jī)理比較復(fù)雜，所引起的振動(dòng)因素的復(fù)雜程度往往也遠(yuǎn)大于汽輪機(jī)的振動(dòng)，直觀判斷和簡(jiǎn)單的測(cè)試往往難以找到本質(zhì)原因；也不能簡(jiǎn)單地套用常規(guī)旋轉(zhuǎn)機(jī)械或汽輪機(jī)組的機(jī)理研究結(jié)論和動(dòng)力學(xué)特征來分析診斷水輪機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和故障；水輪機(jī)組的運(yùn)行工況變化較大，機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和故障特征與這些運(yùn)行參數(shù)有很強(qiáng)的相關(guān)性。水輪機(jī)組的運(yùn)行水頭及負(fù)荷狀況往往變化幅值跨度大、變化速度快，狀態(tài)變化或故障出現(xiàn)的偶然性較大，特征不易捕捉，難以根除故障的隱患。這種強(qiáng)烈的振動(dòng)將影響水輪機(jī)組的正常運(yùn)行，而且還會(huì)降低機(jī)組和一些零部件的使用壽命，當(dāng)引起廠房、壓力管道的共振和機(jī)組出力波動(dòng)時(shí)，將直接危及機(jī)組的穩(wěn)定安全運(yùn)行。
目前，在許多電廠都已經(jīng)安裝了基于振動(dòng)的故障監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)。但是傳統(tǒng)的振動(dòng)診斷也有許多局限性，如水輪機(jī)組的尺寸較大，有限的測(cè)點(diǎn)有時(shí)根本不能發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。例如局部的定子鐵芯振動(dòng)，一般安裝的加速度傳感器有限，很難保證能測(cè)試出定子鐵芯的某部位故障。對(duì)于正常運(yùn)行的機(jī)組的測(cè)試，普通的測(cè)試方式有時(shí)很難實(shí)現(xiàn)，例如水輪機(jī)過流部件的裂紋、汽蝕以及卡門渦，采用通常的測(cè)試方式很難實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)，以常規(guī)振動(dòng)方式(如擺度、振動(dòng)位移、脈動(dòng)等)進(jìn)行測(cè)量幾乎無法捕捉到故障信號(hào)。為了更好的對(duì)水輪機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，需要一些新的技術(shù)和方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種基于聲發(fā)射信號(hào)的水輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)及方法。
實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種基于聲發(fā)射信號(hào)的水輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)，包括若干個(gè)聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置、狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器、Web服務(wù)器和多個(gè)用戶端主機(jī)；
聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置用于采集聲發(fā)射信號(hào)，并對(duì)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；
狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器用于接收經(jīng)過預(yù)處理的聲發(fā)射信號(hào)，對(duì)接收到的聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步和存儲(chǔ)，然后對(duì)接收到的聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)診斷處理，并存儲(chǔ)診斷結(jié)果；實(shí)時(shí)與各聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置中的預(yù)處理程序的配置參數(shù)保持同步；建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來存儲(chǔ)和管理水輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)所有的配置參數(shù)信息、聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)以及自動(dòng)診斷規(guī)則、點(diǎn)檢規(guī)則信息；
Web服務(wù)器用于配合用戶端主機(jī)的程序?qū)顟B(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的檢索請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；
用戶端主機(jī)用于通過瀏覽器使用TCP/IP協(xié)議與Web服務(wù)器通訊而獲取數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)或者獲取由Web服務(wù)器處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)。
所述狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器包括A/D采樣模塊、存儲(chǔ)器、濾波器和微處理器芯片；所述A/D采用模塊用于與聲發(fā)射傳感器連接，采集轉(zhuǎn)輪外壁聲發(fā)射信號(hào)、尾水管聲發(fā)射信號(hào)，其輸出端與微處理器芯片相連；所述微處理器芯片還與濾波器和存儲(chǔ)器相連。
一種基于聲發(fā)射信號(hào)的水輪機(jī)故障診斷方法，包括以下步驟：
步驟一、各聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置采集聲發(fā)射信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理；
步驟二、狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器接收各經(jīng)過預(yù)處理的聲發(fā)射信號(hào)，對(duì)接收到的聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步和存儲(chǔ)，然后對(duì)接收到的聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)診斷處理，并存儲(chǔ)診斷結(jié)果；實(shí)時(shí)與各聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置中的預(yù)處理程序的配置參數(shù)保持同步；建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來存儲(chǔ)和管理水輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)所有的配置參數(shù)信息、聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)以及自動(dòng)診斷規(guī)則、點(diǎn)檢規(guī)則信息；
步驟三、用戶端主機(jī)通過瀏覽器使用TCP/IP協(xié)議與Web服務(wù)器通訊而獲取狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或者獲取由該Web服務(wù)器處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)，完成故障的監(jiān)測(cè)、故障數(shù)據(jù)的分析、用戶管理、點(diǎn)檢操作，并在用戶端主機(jī)自動(dòng)生成報(bào)表。
所述步驟二具體包括以下步驟：
2.1狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器接收各經(jīng)過預(yù)處理的聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)，按照采集時(shí)間合并所有數(shù)據(jù)，并按照設(shè)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)則完成數(shù)據(jù)向狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器的寫入，實(shí)現(xiàn)各聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置采集數(shù)據(jù)的同步；
2.2綜合所有經(jīng)過預(yù)處理的聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)，按照設(shè)定的自動(dòng)診斷規(guī)則，完成自動(dòng)診斷，并將診斷結(jié)果存儲(chǔ)到狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器的事件日志中；
2.3實(shí)時(shí)與各聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置的預(yù)處理程序完成配置參數(shù)的同步；
2.4建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)所有的配置參數(shù)信息和聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)、診斷規(guī)則、點(diǎn)檢規(guī)則信息。
所述步驟三中，Web服務(wù)器的工作過程為：
Web服務(wù)器中的HTTP伺服功能模塊提供對(duì)Http協(xié)議的支持，實(shí)現(xiàn)瀏覽器網(wǎng)頁(yè)發(fā)布；
Web服務(wù)器中的中間業(yè)務(wù)伺服模塊提供客戶端程序?qū)顟B(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的檢索請(qǐng)求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
所述步驟三具體為：
用戶端主機(jī)中的瀏覽器程序?yàn)锳ctiveX控件，ActiveX控件使用TCP/IP協(xié)議與Web服務(wù)器的中間業(yè)務(wù)伺服模塊通訊而獲取數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或者由該中間業(yè)務(wù)伺服模塊處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)，ActiveX控件包括監(jiān)測(cè)模塊、故障數(shù)據(jù)的分析模塊、用戶管理模塊和點(diǎn)檢操作模塊，監(jiān)測(cè)模塊用于對(duì)由監(jiān)測(cè)畫面編輯器編輯的畫面文件進(jìn)行解釋執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的監(jiān)測(cè)；故障數(shù)據(jù)的分析模塊用于對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；用戶管理模塊用于實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶權(quán)限的管理；點(diǎn)檢操作模塊用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)檢操作；自動(dòng)報(bào)表模塊用于對(duì)由自動(dòng)報(bào)表編輯程序編輯的報(bào)表格式文件進(jìn)行解釋執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)顯示和打印報(bào)表。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明提出的一種基于聲發(fā)射信號(hào)的水輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)及方法，能夠利用聲發(fā)射的特性，對(duì)頻率在20KHz以上的高頻信號(hào)和頻率在20KHz以下的常規(guī)頻率進(jìn)行分析，能夠根據(jù)波形判斷水輪機(jī)組是否發(fā)生碰磨、裂紋或者空化，而且還能夠根據(jù)需要更改水輪機(jī)組的工況，諸如水頭、有功和導(dǎo)葉開度等參數(shù)，研究水輪機(jī)組在不同工況下的空化狀態(tài)，從而為后續(xù)維護(hù)提供依據(jù)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。
一種基于聲發(fā)射信號(hào)的水輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)，包括若干個(gè)聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置、狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器、Web服務(wù)器、局域網(wǎng)主服務(wù)器和多個(gè)用戶端主機(jī)；
聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置用于采集聲發(fā)射信號(hào)，并對(duì)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；
狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器用于接收經(jīng)過預(yù)處理的聲發(fā)射信號(hào)，對(duì)接收到的聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步和存儲(chǔ)，然后對(duì)接收到的聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)診斷處理，并存儲(chǔ)診斷結(jié)果；實(shí)時(shí)與各聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置中的預(yù)處理程序的配置參數(shù)保持同步；建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來存儲(chǔ)和管理水輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)所有的配置參數(shù)信息、聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)以及自動(dòng)診斷規(guī)則、點(diǎn)檢規(guī)則信息；
Web服務(wù)器用于提供用戶端主機(jī)的程序?qū)顟B(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的檢索請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；
局域網(wǎng)主服務(wù)器通過總線與有若干用戶端主機(jī)、WEB服務(wù)器和狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器相連，且能夠利用互聯(lián)網(wǎng)或者內(nèi)聯(lián)網(wǎng)請(qǐng)求遠(yuǎn)程專家協(xié)助處理。
用戶端主機(jī)用于通過瀏覽器使用TCP/IP協(xié)議與Web服務(wù)器通訊而獲取數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)或者獲取由Web服務(wù)器處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)。
所述狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器包括A/D采樣模塊、存儲(chǔ)器、濾波器和微處理器芯片；所述A/D采用模塊用于與聲發(fā)射傳感器連接，采集轉(zhuǎn)輪外壁聲發(fā)射信號(hào)、尾水管聲發(fā)射信號(hào)，其輸出端與微處理器芯片相連；所述微處理器芯片還與濾波器和存儲(chǔ)器相連。優(yōu)選地，所述濾波器為6階抗混濾波器，微處理器芯片為X86構(gòu)架的CPU。
所述基于聲發(fā)射信號(hào)的水輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)還包括與狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器連接的第二A/D采樣模塊(數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊)和與第二A/D采樣模塊連接的加速度傳感器、水位傳感器、鍵相傳感器、功率變送器和拉繩式導(dǎo)葉位移傳感器。
一種基于聲發(fā)射信號(hào)的水輪機(jī)故障診斷方法，包括以下步驟：
步驟一、各聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置采集聲發(fā)射信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理；
步驟二、狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器接收各經(jīng)過預(yù)處理的聲發(fā)射信號(hào)，對(duì)接收到的聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步和存儲(chǔ)，然后對(duì)接收到的聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)診斷處理，并存儲(chǔ)診斷結(jié)果；實(shí)時(shí)與各聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置中的預(yù)處理程序的配置參數(shù)保持同步；建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來存儲(chǔ)和管理水輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)所有的配置參數(shù)信息、聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)以及自動(dòng)診斷規(guī)則、點(diǎn)檢規(guī)則信息；
步驟三、用戶端主機(jī)通過瀏覽器使用TCP/IP協(xié)議與Web服務(wù)器通訊而獲取狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或者獲取由該Web服務(wù)器處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)，完成故障的監(jiān)測(cè)、故障數(shù)據(jù)的分析、用戶管理、點(diǎn)檢操作，并在用戶端主機(jī)自動(dòng)生成報(bào)表。
所述步驟二具體包括以下步驟：
2.1狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器接收各經(jīng)過預(yù)處理的聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)，按照采集時(shí)間合并所有數(shù)據(jù)，并按照設(shè)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)則完成數(shù)據(jù)向狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器的寫入，實(shí)現(xiàn)各聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置采集數(shù)據(jù)的同步；
2.2綜合所有經(jīng)過預(yù)處理的聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)，按照設(shè)定的自動(dòng)診斷規(guī)則，完成自動(dòng)診斷，并將診斷結(jié)果存儲(chǔ)到狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器的事件日志中；
2.3實(shí)時(shí)與各聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置的預(yù)處理程序完成配置參數(shù)的同步；
2.4建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)所有的配置參數(shù)信息和聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)、診斷規(guī)則、點(diǎn)檢規(guī)則信息。
所述步驟三中，Web服務(wù)器的工作過程為：
Web服務(wù)器中的HTTP伺服功能模塊提供對(duì)Http協(xié)議的支持，實(shí)現(xiàn)瀏覽器網(wǎng)頁(yè)發(fā)布；
Web服務(wù)器中的中間業(yè)務(wù)伺服模塊提供客戶端程序?qū)顟B(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的檢索請(qǐng)求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
所述步驟三具體為：
用戶端主機(jī)中的瀏覽器程序?yàn)锳ctiveX控件，ActiveX控件使用TCP/IP協(xié)議與Web服務(wù)器的中間業(yè)務(wù)伺服模塊通訊而獲取數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)或者由該中間業(yè)務(wù)伺服模塊處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)，ActiveX控件包括監(jiān)測(cè)模塊、故障數(shù)據(jù)的分析模塊、用戶管理模塊和點(diǎn)檢操作模塊，監(jiān)測(cè)模塊用于對(duì)由監(jiān)測(cè)畫面編輯器編輯的畫面文件進(jìn)行解釋執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的監(jiān)測(cè)；故障數(shù)據(jù)的分析模塊用于對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；用戶管理模塊用于實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶權(quán)限的管理；點(diǎn)檢操作模塊用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)檢操作；自動(dòng)報(bào)表模塊用于對(duì)由自動(dòng)報(bào)表編輯程序編輯的報(bào)表格式文件進(jìn)行解釋執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)顯示和打印報(bào)表。
本發(fā)明的基于聲發(fā)射信號(hào)的水輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)采用擴(kuò)展的三層計(jì)算結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)B/S模式的監(jiān)測(cè)，按照計(jì)算邏輯將其分為五層結(jié)構(gòu)：
1)信號(hào)采集與預(yù)處理層：
聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置在聲發(fā)射傳感器與狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器之間起承上啟下的作用。傳感器將轉(zhuǎn)輪外壁聲發(fā)射信號(hào)、尾水管聲發(fā)射信號(hào)變換為電壓或電流信號(hào)傳送到聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置，聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置中包括預(yù)處理單元，所述預(yù)處理單元把接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，獲得水輪機(jī)機(jī)組的特征狀態(tài)數(shù)據(jù)(此過程為現(xiàn)有技術(shù)，不贅述)，并實(shí)現(xiàn)工況預(yù)警，此外把所有數(shù)據(jù)記錄在硬盤上以便事故追憶與指導(dǎo)維修。同時(shí)，預(yù)處理單元通過網(wǎng)絡(luò)與狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)時(shí)通訊，將數(shù)據(jù)及時(shí)地傳送到狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器。
2)自動(dòng)診斷業(yè)務(wù)層：
自動(dòng)診斷業(yè)務(wù)層是本發(fā)明的基于聲發(fā)射信號(hào)的水輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)的中心層，它直接和后端數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生聯(lián)系，并完成數(shù)據(jù)處理和診斷輸出；主要功能包括：
(1)狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器接收各預(yù)處理單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)，按照采集時(shí)間合并所有數(shù)據(jù)，并按照數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)則完成數(shù)據(jù)向狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器的寫入，從而完成各聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置采集數(shù)據(jù)的同步；
(2)綜合所有聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)，按照設(shè)定的自動(dòng)診斷規(guī)則，完成自動(dòng)診斷，并將診斷結(jié)果存儲(chǔ)到狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器的事件日志中；
(3)實(shí)時(shí)與各預(yù)處理單元的預(yù)處理程序之間保持配置參數(shù)的同步，這種同步包括：
A、聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置中的參數(shù)修改后自動(dòng)更新到狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)的配置表；
B、由維護(hù)程序修改狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器的參數(shù)后自動(dòng)更新聲發(fā)射信號(hào)采集和預(yù)處理裝置中預(yù)處理程序的配置表；
3)后端數(shù)據(jù)服務(wù)器層：
指運(yùn)行在狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，用來存儲(chǔ)和管理所有系統(tǒng)的配置和采集數(shù)據(jù)以及診斷規(guī)則、點(diǎn)檢規(guī)則等信息；在硬件結(jié)構(gòu)上隸屬于狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器。
4)中間應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯層：
采用優(yōu)化的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，解決通信的流量和系統(tǒng)的流暢性，使得系統(tǒng)在網(wǎng)上高速運(yùn)轉(zhuǎn)成為可能。包含兩種功能：
1)Web服務(wù)器中的HTTP伺服功能模塊提供對(duì)Http協(xié)議的支持，實(shí)現(xiàn)瀏覽器網(wǎng)頁(yè)發(fā)布；
2)Web服務(wù)器中的中間業(yè)務(wù)伺服模塊提供客戶端程序?qū)顟B(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的檢索請(qǐng)求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、分析計(jì)算(FFT變換、小波變換等)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，以隔離客戶端對(duì)數(shù)據(jù)的直接訪問、減小數(shù)據(jù)傳輸、控制業(yè)務(wù)邏輯為目的；同時(shí)具備應(yīng)用服務(wù)器的文件傳輸能力。
中間應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯層其硬件結(jié)構(gòu)上隸屬于Web服務(wù)器。
5)前端用戶層
采用瘦客戶端(Thin Client)技術(shù)，為軟件的設(shè)計(jì)提供了廣闊的空間，對(duì)用戶需求的響應(yīng)不再受軟件實(shí)現(xiàn)手段的限制，極大的降低了對(duì)終端用戶的軟硬件要求，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源(從瀏覽器到瘦客戶端)。
在用戶端主機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行的瀏覽器是一個(gè)完整的ActiveX控件，ActiveX控件包括監(jiān)測(cè)模塊、故障數(shù)據(jù)的分析模塊、用戶管理模塊和點(diǎn)檢操作模塊，監(jiān)測(cè)模塊用于對(duì)由監(jiān)測(cè)畫面編輯器編輯的畫面文件進(jìn)行解釋執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的監(jiān)測(cè)；故障數(shù)據(jù)的分析模塊用于對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；用戶管理模塊用于實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶權(quán)限的管理；點(diǎn)檢操作模塊用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)檢操作；自動(dòng)報(bào)表模塊用于對(duì)由自動(dòng)報(bào)表編輯程序編輯的報(bào)表格式文件進(jìn)行解釋執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)顯示和打印報(bào)表。
本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過程如下：
首先通過聲發(fā)射傳感器采集水輪機(jī)組相同工況下的連續(xù)頻譜信號(hào)，通過多尺度混合形態(tài)濾波器濾除信號(hào)中無關(guān)的諧波成分，然后再對(duì)濾波后的信號(hào)采用多尺度形態(tài)閉開的差值濾波處理，得到明顯的周期性沖擊特征；
其次，對(duì)同一穩(wěn)定工況下的聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形圖進(jìn)行分析，將每周期內(nèi)聲發(fā)射信號(hào)根據(jù)相位分成36段，計(jì)算每段信號(hào)內(nèi)脈沖超過門檻電壓值的次數(shù)Ni，如果Ni大于某一設(shè)定值N0，則認(rèn)為這這一段信號(hào)內(nèi)有聲發(fā)射脈沖事件，記為E(i)＝1，否則E(i)＝0；在一段時(shí)間內(nèi)，即M個(gè)周期內(nèi)，我們定義聲發(fā)射脈沖重復(fù)率P(i)為：
其中j表示第j個(gè)周期，i表示一個(gè)周期內(nèi)第i個(gè)段，i＝1,2,...,36
如果P(i)＞0.7，則認(rèn)為聲發(fā)射信號(hào)是必然出現(xiàn)的，否則認(rèn)為是隨機(jī)出現(xiàn)的；
鑒于到碰摩故障的聲發(fā)射頻率成分主要集中在70KHz以下，而裂紋故障的聲發(fā)射頻率成分會(huì)在150KHz左右，而空蝕則在150KHz之上還有一定的頻率成分，因此采用小波包分解技術(shù)把信號(hào)分解，提取關(guān)心的頻率成分進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)，如下公式進(jìn)行重構(gòu)：
其中：cj-1,k表示為尺度系數(shù)，m表示序列數(shù)，k表示序列數(shù)，n表示序列數(shù)，dj,n表示為小波系數(shù)，h()表示與g()表示正交鏡像濾波器，cj,m表示尺度系數(shù)。
具體為：對(duì)波形進(jìn)行5層小波分解，把波域分0～15.625K，15.625K～31.25K，31.25K～62.5K，62.5K～125K，125K～250K，250K～500KHz 6段，然后對(duì)31.25K～62.5K和125K～250K段信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)。
其中125K～250K段重構(gòu)信號(hào)作為空化空蝕發(fā)射強(qiáng)度，對(duì)此頻段信號(hào)進(jìn)行聲強(qiáng)烈度計(jì)算，具體為：首先計(jì)算出采樣點(diǎn)中超過門檻值的所有峰值點(diǎn)，計(jì)算出所有峰值點(diǎn)的平方的值連線，就得到一條檢波包絡(luò)線，然后利用如下公式計(jì)算該線和X軸之間的面積就得到一段時(shí)間內(nèi)的總能量(即空化空蝕發(fā)射強(qiáng)度)：
式中f(n)表示包絡(luò)線的函數(shù)，自變量n的范圍是0～N，其中N是一次采集的總采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，T表示采樣周期；
最后通過改變水輪機(jī)組的工作狀態(tài)(水頭、有功和導(dǎo)葉開度等參數(shù))，分別測(cè)定不同工況下的空化狀態(tài)，并繪制工況變化與空化狀態(tài)關(guān)系曲線圖，并將各種數(shù)據(jù)會(huì)中上傳到局域網(wǎng)主服務(wù)器內(nèi)進(jìn)行共享。
本發(fā)明能夠?qū)λ啓C(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)故障診斷，能夠利用聲發(fā)射的特性，對(duì)頻率在20KHz以上的高頻信號(hào)和頻率在20KHz一下的常規(guī)頻率進(jìn)行分析，從而能夠根據(jù)波形判斷水輪機(jī)組是否發(fā)生碰磨、裂紋或者空化，而且還能夠根據(jù)需要更改水輪機(jī)組的工況(水頭、有功和導(dǎo)葉開度等參數(shù))，研究水輪機(jī)組在不同工況下的空化狀態(tài)，從而為后續(xù)維護(hù)提供依據(jù)，并且對(duì)于難以判斷的頻譜數(shù)據(jù)，還能夠通過互聯(lián)網(wǎng)或者內(nèi)聯(lián)網(wǎng)尋求專家的協(xié)助分析因此能夠有效的解決水輪機(jī)故障的診斷問題。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。