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水電機組軸線測量及擺度分析調整系統的研究與開發技術應用案例水電機組軸線測試及調整（盤車）是水電機組安裝過程中重要的一項工序，在盤車測量方面，幾乎所有的水電站仍採用設置百分表，人工讀數，人工計算相應絕緣墊刮削量等數據，進而人工調整機組軸線，耗時耗力，效果往往不佳。

一、背景

傳統的盤車測量及其調整計算存在着以下問題：

（1）測量方法效率低：譬如百分表測量機組轉動部分擺度時，仍需要在各個測量位布置人手監測百分表變化；

（2）測量方法準確度相對較低：譬如百分表讀數時，由於不同的人感覺不同，讀數存在一定差異，直接影響到結果的準確性；

（3）測量及調整計算誤差較大：盤車測量及調整計算量相對較大，工作人員在讀數過程中，在數據傳遞過程中，在調整計算過程中難免存在一定的人為誤差，常造成一定的返工量；

（4）盤車中軸線曲折原因不明確：人工測量及調整計算常常局限於盤車測量數據，對水電機組軸線曲折及其潛在故障原因並不明確，對機組軸系分析不夠深入。

水電機組軸線測試及調整（盤車）是水電機組安裝過程中重要的一項工序，在盤車測量方面，幾乎所有的水電站仍採用設置百分表，人工讀數，人工計算相應絕緣墊刮削量等數據，進而人工調整機組軸線，耗時耗力，效果往往不佳。本項目以福建棉花灘水電站、白沙水電站機組、南盤石水電站等盤車測量與軸線分析等為研究對象，將先進檢測技術、自動控制技術、無線組網技術與水電機組軸系擺度分析原理相結合，研發一套水電機組軸線測量及擺度分析調整系統，屬於能源技術和自動化技術交叉領域。

二、應用案例

1.項目概述

隨着現代測試技術、自動控制技術的不斷發展，為提高盤車質量提供了新方法、新技術。鍵相傳感器和擺度傳感器，特別是激光擺度傳感器等的出現，為實現盤車高精度測試提供了硬件基礎；無線通信技術的提高，組態軟件等測量信息處理平台的出現，不僅為信號在線監測鋪平了道路，也為實現盤車在線監測及計算等功能集成提供了有力保證。而水電機組軸線測量及擺度分析調整系統的科研開發，為盤車中水電機組軸線變化提供了海量的實測數據，將水電機組故障診斷技術與海量測試數據相結合，是實現軸線曲折原因診斷的重要支撐，它不僅更進一步解釋軸系故障內在特徵，也推動了水電機組故障診斷技術的進一步發展。

針對水電機組盤車現狀，基於現代測試技術、無線通信技術和機組盤車相關知識，軟硬件相結合，軸系三維虛擬與現實相結合，研究開發水電機組軸線測量、擺度分析及調整系統，不僅有效的縮短機組安裝檢修工期、降低人力成本、提高盤車質量和效率、提高機組有效利用率，在水電站檢修自動化等方面也具有重要的學術價值和實用價值。

2.主要效益

系統硬件主要由激光位移傳感器、鍵相傳感器、無線傳輸模塊、24V電源、筆記本電腦等組成，軟件分為在線監測、懸式/傘式/軸流轉槳式機組/發電機各段軸等軸線擺度計算、多次測量平均計算、擺度數值及曲線顯示、軸系曲折三維故障診斷、加墊量計算、軸瓦間隙調整、盤車試題、軟件使用說明等內容。另外，還開發了擺度峰值分析功能。硬件方面產品成熟，可複製性強。

本項目在棉花灘水電廠、白沙水電廠、南盤石水電廠檢修過程中全面展示了機組軸線測量的最新成果，係為當今業內最全面、自動化水平最高的盤車監測與分析裝置，實現盤車過程在線測量及高精度數據分析等功能，具有安裝方便、操作簡單、人機交互性強、人性化強等特點。不僅為水電機組安裝檢修工作帶來重要的參考依據，同時對水電站的自動化、信息化建設也會帶來積極的影響。

三、技術要點

（1）擺度測量與軸系分析集成系統研究

融合通信技術、水電機組故障診斷技術等理論，採用軟硬件結合、虛擬現實結合等方式，不僅完成水電機組軸線測量及擺度分析調整系統的研發，同時開發了針對性的傳感器支架和信號集成箱，降低了人力成本，提高了盤車效率，是「技術引領、創新驅動」在水電檢修工作中的全新體現。

（2）基於無線組網和多傳感器信息融合技術實現盤車在線測量

針對立式水電機組盤車要求，利用現代檢測技術與通信技術，將盤車在線監測應用於生產實際，特別是軸系曲折分析方面實現了「一鍵化」操作，提升了機組檢修效率，是傳統檢修方法與現代檢測技術深度融合的經典應用。

（3）適用面廣，涵蓋所有立式機組盤車測量

首創將傘式、懸式、轉槳式、發電機軸系等盤車需求融合在一起，精確測量擺度，準確分析軸系調整方法，系統集成擴大了適用範圍，可作為盤車過程標杆裝置推廣應用。

（4）基於3D建模技術實現機組軸線曲折顯示

根據實時擺度數據和機組主要參數，在獲得鏡板、法蘭等操作方法的同時，首次利用3D建模技術動態顯示機組軸系曲折狀態，實現測量數據與軸繫結構展示的無縫連接，更有利於工作人員深入理解和準確調整。

（5）基於最小二乘法實現擺度曲線擬合

採用最小二乘的正弦函數擬合技術，全面考慮實測擺度數據，更加真實的反映了軸系擺動狀態，探索出解決軸系狀態分析不准、重複盤車等難題的可行的技術路徑。

（6）基於Labview建立培訓數據庫

實現了系統操作與軟件培訓的融合，建立可更新培訓題庫，實現了易培訓、易操作的特點，進一步提升了軟件的可操作性和可應用性。

四、應用前景

本項目軟硬件結合，集測試、分析與知識培訓於一體，係為當今業內最全面、自動化水平最高的盤車監測與分析裝置。項目成果現已推廣應用至棉花灘水電公司下轄棉花灘水電廠、白沙水電廠和南盤石水電廠，適應幾乎所有立式機組，在降本增效方面取得了顯著效果。項目成果擁有自主知識產權，應用性強，後續可複製在水電行業內進行推廣應用，推廣應用前景廣闊。