DB34/T 3080-2018 大型泵站机组状态在线监测系统设计规范

ICS

23.080

J71

DB34

安徽省地方标准

DB34/T3080—2018

大型泵站机组状态在线监测系统设计规范

Designcodeofon-lineconditionmonitoringsystemforunitsoflargepumping

stations

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2018-04-16发布2018-05-16实施

安徽省质量技术监督局发布

DB34/T3080—2018

目

次

前言...............................................................................III

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语和定义........................................................................1

4一般规定..........................................................................3

5构成和功能........................................................................3

5.1系统构成......................................................................4

5.2系统功能......................................................................4

6监测项目和测点布置................................................................7

6.1监测项目选择..................................................................7

6.2测点设置......................................................................7

7监测元件..........................................................................9

7.1传感器类型选择................................................................9

7.2传感器安装布置一般规定.......................................................10

8数据采集设备.....................................................................10

8.1数据采集箱...................................................................10

8.2状态监测屏柜.................................................................11

8.3附属设备.....................................................................11

9上位机设备.......................................................................11

9.1一般规定.....................................................................11

9.2数据服务器...................................................................11

9.3WEB服务器..................................................................12

9.4工程师工作站.................................................................12

9.5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............................................................................28

I

DB34/T3080—2018

II

DB34/T3080—2018

前

言

本标准按照GB/T1.1-2009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。

III

DB34/T3080—2018

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/T24344工业机械电气设备耐压试验规范

GB/T30948泵站技术管理规程

GB50265泵站设计规范

SL317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-lineconditionmonitoringsystemforunits

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conditionmonitoringparameters

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operatingparameters

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。

1

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3.4

过程量参数processparameters

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stabilityparameters

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dataacquisitionunit

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phasekeysignal

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airgap

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magneticfluxdensity

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motorpartialdischarge

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rotorroundness

转子磁极外径的最大值与最小值之差。

3.12

定子圆度statorroundness

定子内径的最大值与最小值之差。

2

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3.13

电涡流传感器eddy-currenttransducer

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speedtransducer

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accelerationtransducer

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capacitivedisplacementtransducer

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capacitycoupler

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PDmagnitude；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normalizedquantitynumber；NQN

单位时间（规定时段为1s）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GB50265的规定，泵站主机组规模分等指标应符合GB/T30948的规定。

5构成和功能

3

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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100m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。

4

DB34/T3080—2018

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。

5

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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SL317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。

5.2.14Web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

6

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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、

主机组规模或泵站重要性

用途

灌溉、排水泵站工业、城镇供水

轴流泵或导叶式混流泵机组离心泵或蜗壳式混流泵机组泵站

2000mm＞3000mm＞1000mm＞水2000mm＞

水泵口径≥水泵口径≥水泵口径泵进口直径≥水泵进口直水泵进口直

监测项目1600mm2000mm≥3000mm800mm径≥1000mm径≥2000mm

特别

或或或或或或重要

重要

1250kW＞3000kW＞配套功率1250kW＞3000kW＞配套功率

配套功率≥配套功率≥≥3000kW配套功率≥配