DB34∕T 3080-2018 大型泵站机组状态在线监测系统设计规范(安徽省).pdf

ICS 23.080 J 71 DB34 安徽省地方标准 DB 34/T 30802018 大型泵站机组状态在线监测系统设计规范 Design code of on-line condition monitoring system for units of large pumping stations 文稿版次选择 2018 - 04 - 16 发布 2018 - 05 - 16 实施安徽省质量技术监督局发 布 DB34/T 30802018 I 目 次 前言 . III1 范围 . 12 规范性引用文件 . 13 术语和定义 . 14 一般规定 . 35 构成和功能 . 35.1 系统构成 . 45.2 系统功能 . 46 监测项目和测点布置 . 76.1 监测项目选择 . 76.2 测点设置 . 77 监测元件 . 97.1 传感器类型选择 . 97.2 传感器安装布置一般规定 . 108 数据采集设备 . 108.1 数据采集箱 . 108.2 状态监测屏柜 . 118.3 附属设备 . 119 上位机设备 . 119.1 一般规定 . 119.2 数据服务器 . 119.3 WEB 服务器 . 129.4 工程师工作站 . 129.5 辅助设备 . 12附录 A（资料性附录） 大型泵站机组状态在线监测系统典型结构示意图 . 13附录 B（资料性附录） 机组振动、摆度报警定值参考表 . 14附录 C（资料性附录） 状态报告示例 . 15附录 D（资料性附录） 电机空气间隙传感器典型安装示意图 . 17附录 E（资料性附录） 电机局部放电在线测量概要 . 19附录 F（资料性附录） 传感器主要性能指标参考表 . 23附录 G（资料性附录） 泵站机组状态监测参量技术规约 . 25参考文献 . 28DB34/T 30802018 II DB34/T 30802018 III 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。 本标准由安徽省水利厅提出并归口。 本标准起草单位：安徽省水利水电勘测设计院。 本标准主要起草人：高世旺、赵玉强、陆雪涛、刘晓兰、何云霞、余泳、刘长义、鲍舒眉、余珊珊、杨晓春、王艮霞、李娜、刘兴华、张鹏、张炯、彭恒义、薛宏林、盛康。 DB34/T 30802018 1 大型泵站机组状态在线监测系统设计规范 1 范围 本标准规定了大型泵站机组状态在线监测系统设计的术语和定义、一般规定、构成和功能、监测项目和测点布置、监测元件、数据采集设备及上位机设备。 本标准适用于大型泵站大型机组状态在线监测系统（以下简称在线监测系统）的设计。 大型泵站的中型机组及其它泵站的大中型机组状态在线监测系统设计可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 24344 工业机械电气设备 耐压试验规范 GB/T 30948 泵站技术管理规程 GB 50265 泵站设计规范 SL 317 泵站设备安装及验收规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 机组状态在线监测系统 on-line condition monitoring system for units 对机组各部位运行状态进行实时在线监测、分析与辅助诊断的系统。 3.2 状态监测量 condition monitoring parameters 反映机组状态的监测量，主要指振动、摆度、轴向位移、压力脉动、空气间隙、磁通密度、局部放电等。 注：状态监测数据一般包括状态监测量、工况参数和过程量参数。 3.3 工况参数 operating parameters 表征机组各种运行工况特征的、与运行状态直接相关的参数，主要指转速、有功功率、无功功率、励磁电流、励磁电压、定子电流、定子电压、叶片角度、机组扬程、流量等。 DB34/T 30802018 2 3.4 过程量参数 process parameters 机组定转子绕组温度、定子铁心温度、各部分轴承瓦温、油温、油位以及冷却水温度等随工况参数或运行时间变化而改变的参数。 3.5 稳定性参数 stability parameters 振动、摆度和压力脉动等反映机组稳定性的参数。 3.6 数据采集单元 data acquisition unit 负责信号采集与处理的装置，一般由数据采集模块、系统模块和电源模块等组成。 3.7 键相信号 phase key signal 机组状态在线监测系统在主轴上的基准方位信号。 3.8 空气间隙 air gap 电动机转子外缘与定子铁心内缘之间的最小径向距离。 3.9 磁通密度 magnetic flux density 穿过单位面积的磁通量。指电动机定子与转子之间的气隙磁通密度。 3.10 电机局部放电 motor partial discharge 电机定子绕组绝缘层内部或边缘发生的导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电现象， 简称局放， 包括槽放电、绝缘内部放电、线棒层间放电和沿表面放电。 3.11 转子圆度 rotor roundness 转子磁极外径的最大值与最小值之差。 3.12 定子圆度 stator roundness 定子内径的最大值与最小值之差。 DB34/T 30802018 3 3.13 电涡流传感器 eddy-current transducer 基于电涡流测距技术的位移传感器，其输出量与传感器和被测量面之间的距离成正比。 3.14 速度传感器 speed transducer 将振动速度转换为与其成比例的电信号输出的传感器。 3.15 加速度传感器 acceleration transducer 将振动加速度转换为与其成比例的电信号输出的传感器。 3.16 电容式位移传感器 capacitive displacement transducer 基于电容测距技术的位移传感器，其输出量与传感器和被测量面之间的距离成正比。 3.17 电容耦合器 capacity coupler 利用电容耦合原理监测局部放电信号的电容器。 3.18 局放值 PD magnitude；Qm 局部放电脉冲数量为每秒10个时对应的局放脉冲幅值，简称局放值。 3.19 局放量 normalized quantity number；NQN 单位时间（规定时段为 1 s）内局部放电脉冲活动的总数量，简称局放量。 4 一般规定 4.1 大型泵站机组状态在线监测系统的设计应与机组规模、控制运行方式、泵站重要程度和当前在线监测系统的发展水平相适应。 4.2 在线监测系统应具有安全性、可靠性、实时性、开放性和可扩展性。 4.3 在线监测系统的状态监测量应从现场传感器直接采集；工况参数和过程量参数宜从相关设备、计算机监控系统或保护系统获取。 4.4 泵站等别指标应符合 GB 50265 的规定，泵站主机组规模分等指标应符合 GB/T 30948 的规定。 5 构成和功能 DB34/T 30802018 4 5.1 系统构成 5.1.1 总则 在线监测系统应采用开放、分层分布式系统结构，一般由传感器单元、数据采集单元和上位机单元组成，其中传感器单元与数据采集单元为现地系统。 网络结构宜采用星形以太网或环形以太网。在线监测系统典型结构示意图参见附录A。 5.1.2 传感器单元 传感器单元包括在线监测系统所用到的各种传感器及其附属设备。 常用的传感器型式有：电涡流传感器、电容式位移传感器、低频速度传感器、加速度传感器、压力脉动传感器、电容耦合器等。 5.1.3 数据采集单元 数据采集单元一般包含数据采集装置、相关软件、供电电源、显示器等。 数据采集单元应具有现地监视、分析和试验功能，能对状态监测量、运行工况参数及过程量参数进行数据采集或获取，对数据进行处理和分析后能以数字、图形、表格、曲线等方式进行显示。 5.1.4 上位机单元 上位机单元一般包括数据服务器、工程师工作站、Web 服务器、网络设备以及打印机等设备，必要时可配置专用通信服务器。 总体要求如下： a) 数据服务器：用于存储和管理机组的状态监测数据，对状态数据进行分析； b) 工程师工作站：用于系统维护管理、人机接口； c) Web 服务器：以 Web 方式向泵站信息管理系统提供机组状态监测数据； d) 网络安全装置：在线监测系统与泵站信息管理系统相连时，应满足网络安全防护要求； e) 传输介质： 根据不同接口方式和工作环境选择传输介质， 当上位机单元与数据采集单元之间距离超过 100 m 时，宜采用光纤通信。 注：根据机组规模、泵站重要程度等具体情况，可不设其中的某些设备，其功能由其它设备承担。 5.2 系统功能 5.2.1 总体功能 通过对监测数据长期存储、管理、综合分析，对机组运行状态进行分析和辅助诊断，并以数字、图形、表格、曲线和文字等形式进行显示和描述，应及时对机组异常状态进行预警和报警，提出故障或事故征兆的预报。 5.2.2 数据采集与实时监测 在线监测系统应对机组的状态监测量以及相应的工况参数和过程量参数进行实时采集和监测。 5.2.3 数据管理 5.2.3.1 数据服务器的数据库应能存储至少两年的机组稳态、暂态过程（包括瞬态）数据和录波数据：应能完整记录并保存机组出现异常前后的数据，以满足系统状态分析需要。 DB34/T 30802018 5 5.2.3.2 数据库应自动管理数据，对数据的有效性、合法性进行检查、清理和维护；对超过规定存储时间的数据进行清理， 对数据库的性能进行动态维护使其始终保持高效状态； 应实时监测硬盘的容量信息，当其剩余容量低于设定值时自动发出警告信息；应提供自动和手动全备份、增量备份数据的功能。 5.2.3.3 数据库应具备自动检索功能，用户可通过输入检索工况快速获得满足条件的数据；应提供回放功能，对历史数据进行回放。 5.2.3.4 数据库应具备多级权限认证功能，只有授权用户才能访问数据。 5.2.3.5 系统应具备数据下载功能，根据数据检索条件下载相关数据。 5.2.4 数据分析 5.2.4.1 总则 在线监测系统应具备数据分析的能力， 应能提供各种专业的数据分析工具， 并根据状态监测量及工况参数和过程量参数的变化预测机组状态的发展趋势， 以分析报告等形式提供趋势预报功能； 应提供数据导入，导出和离线分析功能。 5.2.4.2 振动、摆度 在线监测系统应能自动对机组的稳态运行、暂态过程（包括瞬态）的振动、摆度进行分析。在机组振动、摆度异常时，应越限报警并提供异常报警原因。 5.2.4.3 压力脉动 在线监测系统应能自动对稳态运行、暂态过程（包括瞬态）机组流道内的压力脉动进行分析。 5.2.4.4 轴向位移 在线监测系统应能自动对大轴轴向位置的变化进行分析。 5.2.4.5 空气间隙 在线监测系统应能自动对电机定转子之间的空气间隙进行监测分析， 自动计算定转子圆度、 定转子中心相对偏移量和偏移方位、定转子气隙（最大值、最小值和平均值）及气隙最大值和最小值对应的磁极号等特征参数，分析机组气隙的变化趋势。 5.2.4.6 局部放电 在线监测系统应能自动检测电机在运行状态下定子绕组的局部放电脉冲信号， 给出局部放电脉冲的各相局放值 Qm 和局放量 NQN，提供时长不短于一年的局放长期趋势分析，分析判断局部放电的大致发生部位。 5.2.4.7 磁通密度 在线监测系统应能自动对电机定转子之间的磁通密度进行监测分析， 计算各磁极的磁通密度等特征参数， 并能提供时长不短于一年的磁通变化长期趋势分析， 用以辅助分析转子匝间短路和磁极松动等故障。 5.2.5 报警 在线监测系统应提供报警功能。出现报警时，系统应推出报警画面、提供报警继电器空接点输出，报警逻辑和报警定值应能通过软件组态设置。 DB34/T 30802018 6 报警定值应根据机组特性、运行工况、机组设备制造厂提供的保证值或类似机组运行经验确定。其中振动、摆度的报警定值应符合 SL 317 的规定，具体数值参见附录B。 5.2.6 运行工况分析 在线监测系统应分析不同运行工况下机组状态特性， 为确定机组稳定运行区、 限制运行区和禁止运行区提供技术依据，供机组优化运行参考，机组进入限制运行区或禁止运行区时应及时报警，并跟踪机组状态监测量的变化情况。 5.2.7 辅助诊断 在线监测系统应对机组常见的故障或异常现象进行人工辅助诊断， 并通过历史数据趋势分析进行预警。 5.2.8 状态报告 在线监测系统应提供规范的状态报告，报告应反映机组稳态、暂态过程（包括瞬态）中各状态监测量的数值和变化趋势，应对机组运行状态提出初步评价，并附有相关的图形和图表。报告宜采用与 WPS兼容的文件格式。状态报告具有根据需要定制的功能，报告内容参见附录C。 5.2.9 辅助试验 在线监测系统应提供机组盘车试验、稳定性试验、机组稳定运行区试验、动平衡计算等功能。 5.2.10 远程监测 在线监测系统宜具备通过网络实现远程实时在线监测分析的功能。 5.2.11 人机接口 在线监测系统应能通过以下设备完成画面显示、打印制表、设置参数及维护管理等人机接口功能： a) 工作站、打印机等； b) 现地数据采集单元； c) 便携式维护设备。 5.2.12 工程师工作站基本功能 工程师工作站应具备以下基本功能： a) 系统生成和启动； b) 系统故障诊断功能； c) 系统维护管理； d) 应用软件的开发和修改，以及数据库修改、画面编制和报告格式的生成。 5.2.13 数据服务器基本功能 存储和管理泵站各机组的状态监测数据，监测、分析机组状态。 5.2.14 Web 服务器基本功能 用于以 Web 方式向泵站信息管理系统用户提供机组状态监测数据。 5.2.15 系统通信 DB34/T 30802018 7 在线监测系统应能与泵站计算机监控系统、站内信息管理系统通信，并设置相应的安全防护设备；数据采集单元之间应能实现通信， 传送相互之间所需要的信息。 在线监测系统应具有泵站时钟同步功能，实现系统内各节点的时钟同步。 5.2.16 系统自诊断及自恢复 其中： a) 在线监测系统应对系统内的硬件及软件进行自诊断。系统出现故障时，应自动报警。对于冗余设备，应自动无扰切换到备用设备； b) 自恢复功能； c) 掉电保护功能。 6 监测项目和测点布置 6.1 监测项目选择 在线监测系统的监测项目选择应根据机组规模、 泵站重要程度等因素综合考虑， 宜按表1 进行选择设置。 表1 大型泵站机组状态在线监测系统状态量监测项目配置表 泵站性质、用途 主机组规模或泵站重要性 监测项目 灌溉、排水泵站 工业、 城镇供水泵站 轴流泵或导叶式混流泵机组 离心泵或蜗壳式混流泵机组 2000 mm 水泵口径1600 mm 或 1250 kW 配套功率 800 kW 3000 mm 水泵口径2000 mm 或 3000 kW 配套功率 1250 kW 水泵口径3000 mm或 配套功率3000 kW1000 mm水泵进口直径800 mm 或 1250 kW 配套功率 800 kW 2000 mm 水泵进口直径1000 mm或 3000 kW 配套功率1250 kW 水泵进口直径2000 mm 或 配套功率 3000 kW 特别重要重要振动 宜设 宜设 应设 可设 宜设 应设 应设宜设摆度 宜设 宜设 应设 可设 宜设 应设 应设宜设轴向位移 宜设 可设 应设 可设 可设 应设 宜设宜设压力脉动 可设 宜设 应设 可设 宜设 应设 应设宜设空气间隙 可设 可设 宜设 可设 可设 宜设 宜设可设磁通密度 可设 可设 宜设 可设 可设 宜设 宜设可设局部放电 可设 可设 宜设 可设 可设 宜设 宜设可设注1：灯泡贯流泵、竖井贯流泵、轴伸贯流泵、斜轴泵的监测项目可参照轴流泵设置。 注2：潜水泵相关监测项目的设置，应与潜水泵制造商协商后确定。 注3：有条件的情况下可增设轴瓦振动、碳刷磨损等监测项目。 6.2 测点设置 6.2.1 基本原则 DB34/T 30802018 8 在线监测系统的测点应根据不同类型水泵及其配套电机的结构特点和特性进行设置。 6.2.2 键相测点 每台泵组应为状态在线监测系统设置一个键相测点。通常在被测机组主轴上设置一个宽度大于 7 mm、深度大于 1.5 mm（推荐采用 2.5 mm 以上）、长度大于 10 mm 的凹槽或凸键，与相应的非接触式位移传感器组成键相测量单元。 对于同步电机， 其键相标记宜布置在对准转子磁极编号为 1 的位置处。键相传感器宜布置在 +X 或 +Y 方位。 6.2.3 振动测点 6.2.3.1 立式机组 其中： a) 电动机：应分别在上机架、下机架处设置 2 个水平振动测点、12 个垂直振动测点；水平振动测点应互成 90径向布置；非承重机架可不设置垂直振动测点。 b) 水泵：出水流道上带有顶盖结构的水泵，在顶盖处设置 2 个互相垂直的水平振动测点，1 个垂直振动测点：金属弯管出水的水泵，在泵轴轴伸（填料函）处水泵壳体的适当位置，设置 2个互相垂直的水平振动测点，1 个垂直振动测点；在有条件的情况下，可在水泵叶轮外壳等壳体适当位置设置 12 个水平振动测点、12 个垂直振动测点。 6.2.3.2 卧式及斜式机组 其中： a) 电动机：应在驱动端和自由端轴承处各设置 2 个径向振动测点、1 个轴向振动测点；2 个径向振动测点应互成 90径向布置； b) 齿轮箱： 应在齿轮箱外壳设置 2 个互相垂直的径向振动测点， 宜在输入轴、 输出轴分别设置 12 个径向振动测点； c) 组合轴承：应在轴承座设置 2 个互相垂直的径向振动测点，1 个轴向振动测点；对于卧式离心泵，宜在两端轴承处分别设置 2 个互相垂直的径向振动测点； d) 水导轴承：应在轴承座设置 2 个互相垂直的径向振动测点，1 个轴向振动测点。对于同时带有水导轴承和组合轴承的灯泡贯流泵、 竖井贯流泵机组， 可视安装条件从二个轴承中选择一个布置振动测点； e) 水泵壳体：在有条件的情况下，可在水泵壳体（含叶轮外壳）适当位置设置 12 个水平振动测点、12 个垂直振动测点。 6.2.3.3 电机定子铁心振动测点 额定功率为 3000 kW 及以上的大型同步电动机宜设置 13 组电机定子铁心振动测点，每组包括 1 个水平（径向）和 1 个垂直（轴向）振动测点。 定子铁心水平振动测点宜布置在定子铁心外缘的中部，垂直振动测点宜布置在定子铁心的上部。 6.2.4 摆度测点 6.2.4.1 立式机组 应在水泵与电机联接法兰处或其下方径向设置 2 个互成 90的摆度测点。 可在上导轴承、 下导轴承处径向设置 2 个互成 90的摆度测点。 DB34/T 30802018 9 6.2.4.2 卧式及斜式机组 应在水泵主轴轴伸处（水泵主轴伸出流道或管道处）径向设置 2 个互成 90的摆度测点。对于灯泡贯流泵、竖井贯流泵机组，若安装条件许可，也可将在摆度测点布置在水导轴承处。 6.2.5 轴向位移测点 推力轴承为滑动轴承的水泵机组， 宜在主轴轴肩或法兰面等易于安装的位置设置 12 个轴向位移测点。 6.2.6 压力脉动测点 压力脉动测点应尽可能与模型试验点相对应，无特殊要求时通常可在叶轮进口、叶轮出口、导叶出口等位置设置压力脉动测点。 6.2.7 电机空气间隙测点 设置空气间隙测点的大型同步电动机， 气隙测点的数量和布置应根据电机的容量、 尺寸和定子铁心高度等参数决定。 定子铁心内径小于 7.5 m 时应设置 4 个，大于及等于 7.5 m 时应设置 8 个，定子铁心高度大于 2.75 m 时测点可在轴向分两层均匀布置。 气隙传感器( 4 个或 8 个)沿周向均匀布置，粘贴在定子铁心内壁上，参见附录D。 6.2.8 电机磁通密度测点 设置磁通密度测点的大型同步电动机， 宜设置一个磁通密度测点， 磁通密度传感器粘贴在定子铁心内壁上。 6.2.9 电机局部放电测点 6.2.9.1 设置局部放电测点的大型同步电动机，测点设置如下： a) 当采用高压端耦合监测法 （也称 PDA 法） 时： 每台机组至少设置 6 个测点， 每相至少 2 个测点。测点可布置在电机绕组进线端、定子绕组母线汇流排附近或其他适当位置； b) 当采用中性点耦合法时：在电机中性点设置 1 个测点。 6.2.9.2 电机局部放电在线测量概要参见附录 E。 7 监测元件 7.1 传感器类型选择 7.1.1 振动传感器宜采用低频速度型传感器； 7.1.2 摆度传感器和键相传感器宜采用电涡流传感器或电容式位移传感器等非接触式位移传感器； 7.1.3 轴向位移（或抬机量）传感器应采用非接触式位移传感器，量程应满足机组轴向位移（或抬机量）限值的要求； 7.1.4 压力脉动传感器应具有良好的响应速度，并能承受被测点可能出现的最高压力或负压。可采用压电型、压阻型或电容式压力传感器； 7.1.5 空气间隙传感器宜采用平板电容式传感器，并配以相应的专用电缆和前置器； 7.1.6 磁通密度传感器可采用基于霍尔效应的平板磁感应式传感器， 并配以相应的专用电缆和前置器。 DB34/T 30802018 10 7.1.7 局部放电传感器可采用电容耦合器，应配置在线局放监测仪。装在高压端的电容耦合器宜采用 80 pF 的环氧云母电容器，耐压试验应符合 GB/T 24344 的要求（耐压、介质损耗、耐电流，还要提出对机端设备的要求），且在该电压下其本身无局部放电。局放监测仪应有效地自动分离电机局部放电信号和电机外部噪声信号。 7.1.8 各传感器主要性能指标参见附录 F。 7.2 传感器安装布置一般规定 7.2.1 传感器的安装和布置应不影响机组的安全可靠运行。 7.2.2 用于振动测量的速度传感器和加速度传感器的安装，应刚性连接在被测部件上。可根据传感器的结构和尺寸设计安装底座， 安装底座宜采用焊接方式永久固定在安装部位， 对于不宜焊接的部位宜采用粘贴或螺接方式固定。 7.2.3 用于键相、摆度、轴向位移等测量的非接触式传感器的安装，应根据机组被测部位和传感器特点，设计相应的传感器支架。支架要有足够的刚度，使传感器安装后支架的固有频率远大于被测信号的最高频率。支架应采用焊接、螺接或粘贴方式固定在安装部位。 7.2.4 压力脉动传感器宜靠近被测点安装，测压管应尽可能短并安装检修阀门和配置排气装置。 7.2.5 空气间隙传感器宜采用粘贴方式固定在定子内壁。传感器延伸电缆应贴近定子表面固定或从定子铁心通风孔引出，不应碰及转动部件、不应影响机组通风冷却。 7.2.6 局放电容耦合器应布置在绕组进线端、定子绕组母线汇流排附近，按照定时或定向噪声分离技术的要求安装，其安装方式不得降低定子绕组的耐电压性能。局放监测仪的接地点应可靠接地。 7.2.7 传感器供电应采用线性电源，不应使用开关电源直接供电。 8 数据采集设备 8.1 数据采集箱 8.1.1 基本规定 8.1.1.1 数据采集箱的部件应标准化、模块化，支持带电热插拔，易于扩展和替换。 8.1.1.2 各数据采集模块应具有通道和模块状态指示灯，应能设定采样周期，以便对信号进行整周期采样，各数据采集模块之间应相互独立、互不影响，单个模块故障不应影响系统整体运行。 8.1.1.3 振动、摆度和压力脉动等稳定性参数宜共用一个数据采集箱，空气间隙、磁通密度和局放量等电机参数宜共用一个数据采集箱。 8.1.1.4 数据采集箱应采用容错设计，具有自诊断和抗干扰功能。 8.1.1.5 数据采集箱应能提供监测信号的 4 mA20 mA 模拟量输出和报警继电器输出，报警逻辑和报警定值应能够通过软件组态设置，数据采集装置应具有串行通信接口和以太网通信接口。 8.1.2 数据采集 8.1.2.1 系统应能根据相关工况参数判断机组为稳态、暂态过程(包括瞬态)。 8.1.2.2 针对机组稳态运行状态，振动、摆度和压力脉动应采用整周期采样方式，每周期不少于 128点，连续采样一般不少于 8 个周期，空气间隙和磁通密度采用连续采样方式，采样频率应大于 6 kHz。 8.1.2.3 针对暂态过程（包括瞬态）)，系统应采用连续采样方式，振动、摆度和压力脉动采样频率应大于 1 kHz，空气间隙和磁通密度采样频率应大于 6 kHz。数据采集相关规约参见附录 G。 8.1.3 数据处理 DB34/T 30802018 11 在线监测系统数据处理参见附录G。 8.1.4 数据存储 数据采集箱应具备数据存储和管理功能，应能存储机组稳态、暂态过程（包括瞬态）的原始采样数据，还应具备数据回放功能。 8.1.5 数据分析 数据采集箱应具备数据分析的能力，通过现地配置的显示设备，数据采集箱应能以结构图、棒图、表格和曲线等形式对状态监测参量、工况参数和过程量参数进行显示和分析。 8.1.6 数据采集箱主要技术指标 应满足： a) 存储容量：满足 72 h 实时数据的存储； b) 接口：USB 接口、网口及其他标准接口； c) A/D 分别率：16 位及以上； d) 采样频率：每通道不小于 2000 Hz； e) 工作温度：-1050。 8.2 状态监测屏柜 8.2.1 机组对应的数据采集箱及其附属设备宜集中组屏，安装在一标准屏柜内。对于大型机组，每台机组宜独立配置一块状态监测屏柜。 8.2.2 屏柜的电磁屏蔽特性应保证本系统能正常工作和不影响泵站其他设备的正常工作。屏柜应有屏蔽、防尘、通风和防潮设施。 8.3 附属设备 状态监测屏柜内宜配置液晶显示器， 应配置一套传感器电源模块， 可配置一套交直流逆变电源装置或 UPS 电源。 9 上位机设备 9.1 一般规定 上位机单元应采用标准化、开放式的硬件结构，所选设备应采用成熟的主流产品，并能满足状态在线监测系统的远景发展要求。 9.2 数据服务器 全厂应配置 1 台状态在线监测数据服务器，其配置应满足在线监测系统的性能要求，具体配置应不低于： a) CPU：至强四核，主频 2 . 0 GH z 及以上； b) 内存容量：8 GB 及以上，可扩展； c) 硬盘容量；有效存储空间 1 TB 及以上，采用磁盘阵列管理； d) 网络：2 个以太网端口，按照泵站组网方式配置； e) 接口：至少 2 个串口、2 个 USB 端口； DB34/T 30802018 12 f) 操作系统：符合开放系统标准实时多任务多用户成熟安全操作系统； g) 电源：硬件支持掉电保护，承受电压扰动和电源恢复后的自动重新启动； h) 液晶显示器：当数据服务器兼做工程师站时，应配置 56 cm 及以上显示器；当另设工程师站时，可根据具体需要配置。显示器应具有抗电磁干扰能力。 9.3 WEB 服务器 配有 WEB 服务器的在线监测系统，其性能要求及配置应不低于： a) CPU ：至强四核，主频 2 . 0 GH z 及以上； b) 内存容量：8 GB 及以上，可扩展； c) 硬盘容量；1TB 及以上； d) 网络：2 个以太网端口，按照泵站组网方式配置； e) 接口：2 个 USB 端口； f) 操作系统： 符合开放系统标准实时多任务多用户成熟安全操作系统； g) 电源：硬件支持掉电保护，承受电压扰动和电源恢复后的自动重新启动； h) 液晶显示器：56 cm 及以上，应具有抗电磁干扰能力。 9.4 工程师工作站 配有工程师工作站的在线监测系统，其性能要求及配置应不低于： a) CPU ：至强四核，主频 2 . 0 GH z 及以上； b) 内存容量：8 GB 及以上，可扩展； c) 硬盘容量；1 TB 及以上； d) 网络：2 个以太网端口，按照泵站组网方式配置； e) 接口：2 个 USB 端口； f) 操作系统： 符合开放系统标准实时多任务多用户成熟安全操作系统； g) 电源：硬件支持掉电保护，承受电压扰动和电源恢复后的自动重新启动； h) 液晶显示器：56 cm 及以上，应具有抗电磁干扰能力。 9.5 辅助设备 上位机单元辅助设备一般要求如下： a) 系统可根据需要配置相应的网络设备。 b) 局域网应符合工业通用的国际标准和规约，数据传输速率不小于 100 MB/s。 c) 系统选用的网络安全隔离装置和防火墙应符合国家相关规定。 d) 系统内所有设备应采用标准时钟，可与计算机监控系统合用时钟同步接收装置。 DB34/T 30802018 13 A A 附 录 A （资料性附录） 大型泵站机组状态在线监测系统典型结构示意图 大型泵站机组状态在线监测系统典型结构示意图见图A.1。 图A.1 大型泵站机组状态在线监测系统典型结构示意图 DB34/T 30802018 14 B B 附 录 B （资料性附录） 机组振动、摆度报警定值参考表 表B.1 机组振动报警定值参考表 单位：mm 项目 额定转速 （r/min） n100 100n250 250n375 375n750 立式机组带推力轴承支架的垂直振动 0.08 0.07 0.05 0.04 立式机组带导轴承支架的水平振动 0.11 0.09 0.07 0.05 立式机组定子铁芯部位水平振动 0.04 0.03 0.02 0.02 上导轴承（密封）支架水平振动 0.09 0.07 0.05 0.03 上导轴承（密封）支架垂直振动 0.11 0.09 0.06 0.03 卧式机组各部轴承振动 0.11 0.09 0.07 0.05 灯泡贯流式机组推力轴承支架的轴向振动 0.10 0.08 灯泡贯流式机组各导轴承支架的径向振动 0.12 0.10 灯泡贯流式机组灯泡头的径向振动 0.12 0.10 注：振动值指机组在额定转速、正常工况下的测量值 表B.2 机组摆度报警定值参考表 机组各部位轴线相对摆度允许值 （mm/m） 轴的名称 测量部位 轴的转速 n（r/min） n100 100n250 250n375 375n600 600n1000 电动机轴 下导轴承处轴颈及联轴器侧面 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 水泵轴 填料密封处 0.06 0.06 0.05 0.04 0.03 轴承处的轴颈 0.05 0.05 0.04 0.03 0.02 注：相对摆度绝对摆度（mm）/ 测量部位至镜板距离（m） 水泵下导轴承处轴颈绝对摆度允许值 轴的转速 n（r/min） n250 250n600 n600 绝对摆度允许值（mm） 0.30 0.25 0.20 注1：表 B.2 中的各项摆度值均为机组盘车时的摆度，运行时的摆度报警定值宜在此基础上适当放宽，或根据运行积累的经验数据对此进行修正； 注2：当摆度测点位置不在表 B.2 所述位置时，其报警定值宜根据测量部位至镜板的实际距离进行折算。 DB34/T 30802018 15 C C 附 录 C （资料性附录） 状态报告示例 C.1 性能评价报告 a) 设备信息。至少应包含以下信息： 项目 举例 设备标识 机组编号 设备型号 电动机型号 水泵型号 额定功率 kW 额定转速 r/min b) 监测信息。使用者可根据对设备及监测量的关注程度，选择报告的监测信息： 项目 举例 测点位置 描述、编号或图示 数值 数量或数据范围 单位 mm、mm/s、mm/s2、MPa、m3/s、等限值 峰值、峰峰值、均方根值、百分比值等 传感器类型 涡流传感器、速度传感器、加速度传感器、压力变送器、流量计等 采样时的运行参数 出力（MW）、转速(r/min)、流量（m3/s）等 c) 趋势图和相关趋势图。 使用者可根据对设备及监测量的关注程度， 选择监测量的趋势变化信息： 项目 举例 测点位置 描述、编号或图示 单位 mm、mm/s、mm/s2、MPa、m3/s、等限值 峰值、峰峰值、均根植、百分比值等 传感器类型 涡流传感器、速度传感器、加速度传感器、压力变送器、温度变送器、流量计等 趋势图 稳定性评价趋势图： 各部摆度趋势图和相关趋势图； 各部振动趋势图和相关趋势图； 各部压力（脉动）趋势图和相关趋势图； 抬机量趋势图和相关趋势图； 振动、摆度随励磁电流相关趋势图。 水力参数评价趋势图： 流量随桨叶行程相关趋势图； 功率随桨叶行程相关趋势图； 流量随功率、扬程的相关趋势图； 效率随功率、扬程的相关趋势图。 其他： DB34/T 30802018 16 空气间隙全圆周的分布图及磁极形貌图； 特定点空气间隙对负荷相关趋势图； 空气间隙全圆周磁场强度分布图； 磁场强度差异点趋势图和对负荷相关趋势图； 电动机局部放电趋势图。 d) 评估信息。根据以上数据、图表对机组性能进行评估，内容至少包括测点监测量是否超限、监测量的变化趋势信息、 监测量变化趋势与机组性能变化趋势等的相关性信息、 与历史同期比较信息等。 C.2 预警、报警报告 C.2.1 报告的生成 当系统发出预警、报警时，或使用者需了解设备及监测量的当前状况时，根据关注对象和程度随时生成报告。 C.2.2 预警 宜根据使用者对设备及监测量的关注程度，对最近一段时间监测量的稳态工况连续值作趋势预测，设定预警时间，可以是 1 天或 1 周，当预测达到预警时间应以声响、灯光显示提供预警。 C.2.3 报警 当分析量数值达到现场运行报警的规定时，发出声响、灯光显示。 DB34/T 30802018 17 D D 附 录 D （资料性附录） 电机空气间隙传感器典型安装示意图 电动机空气间隙传感器典型安装示意图见图D.1图D.4。 图D.1 空气间隙传感器布置示意图（单层布置） 图D.2 空气间隙传感器布置示意图（双层布置） DB34/T 30802018 18 图D.3 空气间隙传感器安装示意图 图D.4 空气间隙传感器安装俯视图 DB34/T 30802018 19 E E 附 录 E （资料性附录） 电机局部放电在线测量概要 E.1 局部放电监测的必要性 在高压绝缘系统中， 在绝缘内部小空隙里或者在绝缘的表面都有可能发生局部放电。 由于定子绕组长期受高温、高电压、振动以及油污、潮湿和化学物质的作用，绕组绝缘将会逐渐恶化，并最终导致电机定子绕组绝缘故障。 这个问题的解决一方而有赖于绝缘材料的改进和设计制造工艺水平的提高， 另一方面则有赖于电机绝缘监测技术的应用。 通过在线监测电机定子绕组局部放电， 可及时评估发机定子绕组的绝缘状态，提前发现故障早期征兆，避免恶性事故的发生。 电机局部放电在线测量是指在机组运行状态下进行的局部放电测量。 实施在线测量的优点在于测量数据是在电机承受着额定电压、不同负载和 不同工况的情况下采集得到的。在线测量时，定子绕组承受着包括电压应力、 热应力、 机械应力和化学应力等作用. 这些应力在离线 （机组停机） 状态测试时 是无法模拟的。因此，如果测量方法得当，对电机实施局部放电在线测量，将能及时评估定子绕组的绝缘状态，有效评价电机是否具有持续可靠运行的能力。 E.2 局部放电脉冲信号特性 局部放电脉冲为上升时间极快的小电流脉冲，即超窄脉宽的脉冲。在放电原点处，脉冲的上升时间大约只有 1 ns 5 ns ，频率 f 大约在 50 MHz250 MHz 之间。与局部放电脉冲相比，环境噪声脉冲的频率通常小于 20 MHz，且幅值一般较大。所以，为获得较高的信噪比， 局放信号宜在高频段监测，监测频带带宽应涵盖 50 MHz250 MHz 频段。 局部放电脉冲特性见图E.1；局放脉冲和噪声脉冲分布见图E.2。 图E.1 局部放电脉冲特性 DB34/T 30802018 20 图E.2 局放脉冲和噪声脉冲分布 E.3 局部放电传感器的选择 局部放电传感器宜采用 80 pF 的环氧云母电容耦合器，其实际上相当于一个高通滤波器，极易高频信号通过，特别易于 40 MHz 以上的局放信号通过。为实现噪声信号和局部放电脉冲信号的进一步分离，每相应至少安装 2 个电容耦合器，有条件时每相每支路各安装一个电容耦合器。 电容耦合器应能通过 50 Hz 、不低于 2 倍电机工作电压 +1000 V 的交流耐压试验，且在该电压下其本身无局部放电。 E.4 局部放电传感器的安装 局部放电一般容易发生在定子绕组的高压端， 所以电容耦合器安装位置可选取在