機(jī)械振動(dòng)可能會(huì)損壞旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件，并且在許多情況下會(huì)嚴(yán)重降低機(jī)械的可操作性和使用壽命。連續(xù)監(jiān)測(cè)振動(dòng)及其他信號(hào)是預(yù)測(cè)機(jī)械特性和效率的關(guān)鍵，而且通常需要連續(xù)數(shù)據(jù)采集和在線數(shù)據(jù)庫(kù)分析。
迄今為止，幾乎所有在線監(jiān)控(OLM)方案都是針對(duì)壓水反應(yīng)堆(PWR)，大概是由于全球壓水反應(yīng)堆數(shù)量較多的緣故;然而，沸水反應(yīng)堆(BWR)和研究用反應(yīng)堆也能從OLM技術(shù)中獲益。例如，使用LabVIEW軟件和CompactRIO硬件，Analysis and Measurement Services Corporation(AMS)迅速開發(fā)了用于監(jiān)控這些關(guān)鍵組件的解決方案，并在美國(guó)橡樹嶺(Oak Ridge, TN)部署了一個(gè)原型至高通量同位素反應(yīng)堆(HFIR)。AMS最近也獲得了更多的政府資助來(lái)實(shí)現(xiàn)沸水反應(yīng)堆(BWR) OLM技術(shù)的商業(yè)化。
機(jī)械監(jiān)控和診斷的必要性
OLM系統(tǒng)可為核電站帶來(lái)極大的益處，它們可用于預(yù)測(cè)故障和識(shí)別系統(tǒng)性能中的非常規(guī)行為。這些系統(tǒng)也有利于簡(jiǎn)化日常維護(hù)和預(yù)防可造成重大損失的長(zhǎng)期損壞。系統(tǒng)的關(guān)鍵信號(hào)包括機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)、溫度、轉(zhuǎn)速以及電機(jī)電流特征。在高通量同位素反應(yīng)堆應(yīng)用中，亟需一個(gè)系統(tǒng)對(duì)位于難以靠近區(qū)域的旋轉(zhuǎn)設(shè)備提供更高頻率的監(jiān)控。此時(shí)，無(wú)線在線監(jiān)控系統(tǒng)提供了最理想的解決方案，該方案可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，且無(wú)需額外布線即可進(jìn)行必需的測(cè)量。
基于NI CompactRIO構(gòu)建遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備
基于NI CompactRIO 和NI 9234動(dòng)態(tài)信號(hào)采集模塊，AMS開發(fā)了EWV-1監(jiān)控軟件作為智能數(shù)據(jù)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(huán)境下工作。
EWV-1還配備了無(wú)線連接來(lái)傳輸所采集的數(shù)據(jù)，以進(jìn)行分析、診斷，并可將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在工廠的數(shù)據(jù)庫(kù)以供未來(lái)使用。此外，所有的這些信息均可傳輸?shù)接脩舻墓ぷ髡緛?lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)用戶監(jiān)控。
使用LabVIEW Real-Time和LabVIEW FPGA進(jìn)行實(shí)時(shí)分析
CompactRIO包括一個(gè)可重配置I/O (RIO)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和一個(gè)實(shí)時(shí)控制器。通過(guò)在CompactRIO使用FPGA并結(jié)合LabVIEW FPGA模塊，AMS高效、可靠地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集及板載信號(hào)調(diào)理。實(shí)時(shí)控制器與LabVIEW Real-Time模塊相結(jié)合，可對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行板載分析。這些計(jì)算結(jié)果，而不是整個(gè)數(shù)據(jù)集，在之后可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，以滿足任意帶寬限制。這些數(shù)據(jù)可根據(jù)用戶需求儲(chǔ)存在大量不同的數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案中。
在線監(jiān)控BWR發(fā)電廠
使用CompactRIO和LabVIEW，AMS公司開發(fā)了OLM解決方案，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不易靠近或處在危險(xiǎn)場(chǎng)所的設(shè)備的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。對(duì)核電站而言，該解決方案可提供的直接益處包括降低監(jiān)控設(shè)備成本，以及根據(jù)需要獲取額外數(shù)據(jù)，便于換料停機(jī)和正常運(yùn)行時(shí)的維護(hù)工作。