SPU2100产品结构与技术优势

第一章水电机组振摆保护综述

1.1 水电机组振摆保护概念

水电机组振摆保护的概念一般认为是从石化、汽轮机组等高速旋转机械设备的监测演变而来的，并直接运用到水轮机组上。这也是业界的普遍认识，但是水轮机组振动摆度的信号特点与石化、汽轮机组有明显不同，它的信号主要分布在低频和超低频上，同时水机振动的表现形式和危害也和一般意义上的监测设备不一样，所以水机的振摆保护和汽轮机的振摆保护有本质的不同。

水机振摆保护之所以比较难做，主要是因为要做好振摆系统，必须懂得水机振动机理，但是水机振动诱发原因很多，如果采用单一峰峰值或均值报警很可能导致保护的误动作，造成电厂的损失，所以此类保护装置的设计比传统的保护装置要复杂的多，远不是一个振摆测试仪表就能解决问题的。就水机振摆保护而言，除了一般保护装置所具备的功能以外，还要能够“智能”区分出，什么是危害的振动、什么是因为外界干扰所带来的测量误差。这是水轮机组在线监测发展到高端应用时，在新的领域使用的产品。

水电机组振摆检测保护系统的应用不仅是保证水电机组安全稳定运行、提高经济效益的一项重要技术措施，也是指导水电机组的科学维护、逐步从定期检修向状态检修过渡，真正实现无人值班的重要技术支持手段之一，对我国水电产业的健康发展具有重大意义。

1.2 用户对振摆保护的需求

从状态监测行业发展来看，大型、复杂的系统并不适应于电厂生产单位使用，各个厂商都在不停的增加系统功能，将状态监测系统变成一个维护复杂且容易出故障的系统。我们认为，对于电厂用户来说，适应的产品应该有如下的特点：●设备小型化

●结构简单

●部署方便

●容易理解

●运行稳定可靠

作为具有上述特点的设备，振摆保护装置符合电厂用户的基本需求，同时作为保护装置，应该能够正确执行保护动作，在保护装置动作后，应能够得到保护装置动作前后设备运行的状态。由于水电振动摆度装置和汽轮机组等振动摆度的巨大差异，水机振摆装置的动作、报警的设置应符合水机本身运行现实情况而不是采用一种通用的设置。

1.3 水电机组振摆保护装置现状

水电厂运行的保护装置多种多样，如电气保护、机械过速保护等，目前水机设备振动保护应用远没有普及，主要的原因是水机保护装置的稳定性、适用性和频繁误动制约了水电机组保护装置发展。

1.4 SPU2100水电机组振摆保护介绍

基于上述问题，北京奥技异公司根据自己十几年的从业经验和深厚的研发技术，开发了SPU2100振动摆度保护装置，它是一种小型化、安装方便、结构简单的新型设备，设备采用了稳定的电气结构和高效的实时操作系统。单机具有16个报警输出接点、8个开关量输入、24路模拟量输入，同时为保证系统端口的扩展，可以通过设备级联形成网络化的保护装置，并在内部实现了数据的硬同步。装置的数据处理是产品的重要亮点，由于设备的系统采用了高效的实时系统，可以对数据进行限波、滤波、去除超低频干扰计算，而不影响系统运行效率，保证了数据的时效性。保护装置的报警输出算法是区别其他保护装置的另一亮点，它结合了水机振动特点，综合考虑了水机工况和低频振动特征进行报警规则设定，是专门为水机所研发的保护装置。

SPU2100振动摆度保护装置，还具备网络功能，可以传输实时波形，作为结构开放的系统，可以和其他系统集成。设备的保护功能并没有摒弃状态监测功能，对于保护装置只要开启网络功能，配合相关的软件服务系统就是一个状态监测系统的采集单元，这种设计可以为用户以后升级节约资金。

第二章产品结构

2.1系统设计目标

SPU2100机组振动摆度保护系统以实现水电机组报警保护功能为设计目标，完善水电机组的在线监测系统，组建水电站的智能化系统。

该系统能够通过高速采集通道，实时监测机组的振动、摆度和工况等机组运行状态关键特征量，通过专业报警算法进行数据筛选和提取，结合复杂逻辑的联合报警规则，进行机组运行状态报警，并记录报警时刻段内的实时数据，作为报警状态分析的依据。

系统采用先进的硬件系统平台，结合稳定的软件平台以及专业的算法核心，能够做到监测实时性高、状态判断准确、报警及时。完善的逻辑报警保护规则可以避免系统的误报警和误保护。

2.2 硬件体系结构

SPU2100机组振动摆度保护系统按机组单元设置，一台机组需配置1～2套振摆保护装置，具体套数根据实际监测保护测点数目而定。每台机单独配置一面盘柜，每套装置的主要设备包括：

（1）前端传感元件，包括振动传感器、摆度传感器、转速传感器等一次测量元件。

（2）现地振动摆度保护盘，由振摆监测报警保护装置、传感器电源箱、人机界面（可选）、交直流双供电的逆变电源装置、网络交换机、鼠标键盘等设备组成。

根据招标文件要求，结合我方经验我方设计的振摆保护系统结构如下：

机组振摆保护系统网络拓扑图

现地采集显示层

现地传感器层

监控系统

现地LCU

#1机振摆保护

控制柜

端子箱

传感器

报警及停机信号

保护动作信号上传至集控中心

集控中心通讯机

监控系统

现地LCU

#n机振摆保护

控制柜

端子箱

传感器

报警及停机信号

保护动作信号上传至集控中心

…………

监控系统

现地LCU

#2机振摆保护

控制柜

端子箱

传感器

报警及停机信号

机组振动摆度保护盘由柜体、电源模块、主机、数据采集装置、与传感器一一对应的数据采集模块、触摸按键面板、液晶显示器、接线端子等组成。

该盘柜的实物示意图如下（仅为示意）：

其中相关设备如下：

序号 名称

单机数量 备注

1 标准工业机柜柜体（2260*800*800） 1台 含端子排等附件,盘柜实际数量应根据配置的采集预处理单元的多少确定。

2 15寸触摸式平板电脑（含键盘鼠标）

1台 （可选）

3 传感器电源箱

1台 4 机组振摆保护采集装置（包括所有监测模

块）

2台 5 输出模块及出口继电器 1套 含在采集箱中

6

交直流双供逆变电源

1套

SPU2100振摆保护装置1 交直流逆变电源 传感器电源箱

工业平板电脑

SPU2100振摆保护装置2