機械振動可能會損壞旋轉的機械部件,并且在許多情況下會嚴重降低機械的可操作性和使用壽命。連續監測振動及其他信號是預測機械特性和效率的關鍵,而且通常需要連續數據采集和在線數據庫分析。
迄今為止,幾乎所有在線監控(OLM)方案都是針對壓水反應堆(PWR),大概是由于全球壓水反應堆數量較多的緣故;然而,沸水反應堆(BWR)和研究用反應堆也能從OLM技術中獲益。例如,使用LabVIEW軟件和CompactRIO硬件,Analysis and Measurement Services Corporation(AMS)迅速開發了用于監控這些關鍵組件的解決方案,并在美國橡樹嶺(Oak Ridge, TN)部署了一個原型至高通量同位素反應堆(HFIR)。AMS最近也獲得了更多的政府資助來實現沸水反應堆(BWR) OLM技術的商業化。
機械監控和診斷的必要性
OLM系統可為核電站帶來極大的益處,它們可用于預測故障和識別系統性能中的非常規行為。這些系統也有利于簡化日常維護和預防可造成重大損失的長期損壞。系統的關鍵信號包括機械設備的振動、溫度、轉速以及電機電流特征。在高通量同位素反應堆應用中,亟需一個系統對位于難以靠近區域的旋轉設備提供更高頻率的監控。此時,無線在線監控系統提供了最理想的解決方案,該方案可實現遠程監控,且無需額外布線即可進行必需的測量。
基于NI CompactRIO構建遠程監控設備
基于NI CompactRIO 和NI 9234動態信號采集模塊,AMS開發了EWV-1監控軟件作為智能數據采集和傳輸樞紐。我們之所以選擇CompactRIO,是因其體積小、功耗低,以及能夠在核電站的惡劣環境下工作。
EWV-1還配備了無線連接來傳輸所采集的數據,以進行分析、診斷,并可將數據儲存在工廠的數據庫以供未來使用。此外,所有的這些信息均可傳輸到用戶的工作站來實現遠程實時用戶監控。
使用LabVIEW Real-Time和LabVIEW FPGA進行實時分析
CompactRIO包括一個可重配置I/O (RIO)現場可編程門陣列(FPGA)和一個實時控制器。通過在CompactRIO使用FPGA并結合LabVIEW FPGA模塊,AMS高效、可靠地實現了數據采集及板載信號調理。實時控制器與LabVIEW Real-Time模塊相結合,可對數據計算結果進行板載分析。這些計算結果,而不是整個數據集,在之后可以通過無線網絡進行傳輸,以滿足任意帶寬限制。這些數據可根據用戶需求儲存在大量不同的數據庫解決方案中。
在線監控BWR發電廠
使用CompactRIO和LabVIEW,AMS公司開發了OLM解決方案,以實現對不易靠近或處在危險場所的設備的實時遠程監控。對核電站而言,該解決方案可提供的直接益處包括降低監控設備成本,以及根據需要獲取額外數據,便于換料停機和正常運行時的維護工作。