LabVIEW应急柴油发电机组诊断装置
以核电应急柴油发电机组（下称 “柴发机组”）为对象，基于通用硬件平台与 LabVIEW 软件，开发集成系统监测、故障诊断、预防性维修等功能的诊断装置。
应急柴发机组作为核电站备用电源，长期处于热备用状态，需在核岛丧失外电源时自动启动供电，保障核岛关键设备（如反应堆冷却系统、安全监测设备）正常运行。
本诊断装置适用于核电站内不同厂房的柴发机组，可实时采集机组运行参数，记录启动 / 加载过程数据，在机组出现故障时快速定位原因，同时根据设备状态制定预防性维修计划，避免因机组失效导致核安全风险。
硬件方案
硬件核心由采集机箱、模拟量模块、数字量模块及传感器组成，具体配置与功能如下：
信号类型 | 模块功能 | 通道数 | 关键参数 |
发电机电压 | 采集三相电压信号 | 6 | 转换精度≥12 位，支持 TCP/IP 数据传输 |
模拟量 | 采集转速、振动、温度、压力信号 | 16 | 转速测量适配转速传感器，振动测量分辨率≥1.0ms |
数字量 | 采集保护停机开关量信号 | 32 | 具备 SOE（事故顺序记录）功能，记录变位通道号、时刻（精确至毫秒）及状态 |
辅助采集 | 液位、滑油滤器压差信号 | 4 | 通过 ModBus TCP 与机组 PLC 通信，获取额外运行参数 |
装置整体采用带滑轮控制柜设计，采集机架安装于柜内上部，液晶显示器嵌装于柜面，工控机、打印机及附属元器件安装于柜内下部，方便现场移动与参数打印。 |
软件架构
软件基于 LabVIEW专业版开发，搭配 SQL Server 2012 数据库，分为状态显示层、功能显示层、数据层三层架构，各层功能与实现逻辑如下：
（一）状态显示层
功能：实时展示机组各子系统运行状态，包含燃油系统（油位、油压）、滑油系统（油温、油压）、冷却水系统（水温、液位）、进排气系统（排气温度、进气压力）、启动空气系统（气压）。
实现逻辑：通过硬件采集模块获取实时参数，经 TCP/IP 协议传输至 LabVIEW，软件将参数转化为数值、指示灯及趋势图，在界面直观呈现；当参数超出阈值时，对应指标变色报警，提醒运维人员关注。
（二）功能显示层
故障诊断
功能：自动分析报警原因，定位首出故障，提供排查指引。
实现逻辑：将柴发机组厂家故障经验（如 “润滑油压力低” 可能原因）编辑为故障关系数据库，当系统检测到报警（如 “润滑油进机压力低低”），自动调用数据库内对应判据，结合其他测点状态（如油底壳液位、滑油滤器压差）排除非故障原因，剩余原因作为诊断结果；若多故障同时出现，通过 SOE 记录的变位时刻排序，确定首出故障；点击故障项可弹出二级界面，显示具体排查方向（如油底壳缺油、滑油机带泵损坏）。
预防性维修
功能：制定并更新设备维保计划，记录维保进度。
实现逻辑：数据库存储柴油机、发电机、辅助设备（如过滤器、传感器）的维保周期与标准；软件定期读取机组运行参数（如运行时长、振动频次），结合设备状态（如滑油滤器压差高），自动调整维保计划（如缩短滤器更换周期）；运维人员完成维保后，在界面标记 “完成”，系统重新开始计时维保周期。
启动加载
功能：记录机组启动曲线与加载曲线，支持参数适配。
实现逻辑：收到机组启动信号后，软件自动采集电压、转速、时间数据，生成启动趋势曲线；加载 / 甩负荷试验时，实时记录功率、电流、温度变化，生成加载曲线；通过 “参数设置” 子模块，可修改电压阈值、转速范围等参数，适配不同型号柴发机组。
历史记录
功能：存储并查询报警、事件、启停机数据。
实现逻辑：数据库按 “时间戳 + 事件类型” 分类存储数据，LabVIEW 提供查询界面，支持按时间范围（如近 1 个月）、事件类型（如停机故障、维保记录）筛选，数据可导出为 Excel 或通过柜内打印机打印。
（三）数据层
功能：存储机组全生命周期数据，为上层功能提供支撑。
数据分类：故障关系数据库（报警 - 原因对应表）、预防性维修数据库（设备维保计划与记录）、历史运行数据库（电压、转速等参数）、事件记录数据库（启动、停机、报警事件）。
数据交互：LabVIEW 通过 ODBC 接口与 SQL Server 通信，实现数据实时写入与读取，确保数据完整性与查询效率。
装置特点
诊断精准性：基于厂家专业故障逻辑，结合多测点状态推理，可排除无效故障原因，定位首出故障，减少人工判断误差。
运维主动性：预防性维修功能根据设备状态动态调整维保计划，避免 “过度维保” 或 “维保不足”，延长设备寿命。
适配灵活性：硬件采用模块化设计，支持增减通道；软件参数可自定义，能适配不同厂房、不同型号的柴发机组。
数据完整性：SOE 记录精确至毫秒，历史数据长期存储，可追溯机组启动 / 加载过程、故障发生时序，为后期数据分析提供支撑。
操作便捷性：带滑轮控制柜方便移动，界面直观（数值 + 趋势图 + 指示灯），故障时自动弹窗提示，支持现场打印数据。
开发问题与解决
（一）问题 1：开关量 SOE 记录精度不足
问题描述：初期数字量模块采集开关量变位信号时，记录时刻误差超过 5ms，无法准确判断故障发生顺序（如多故障同时出现时，难以确定首出故障）。
解决措施：更换高分辨率数字量模块（通道分辨率≥1.0ms），优化模块与工控机的通信协议（采用 TCP/IP 直连，减少中间转发延迟）；在软件中增加 “信号防抖” 算法，过滤瞬时干扰信号，确保变位时刻记录精准。
（二）问题 2：故障推理逻辑冗余
问题描述：故障关系数据库初期录入的 “报警 - 原因” 对应关系存在冗余（如同一原因对应多个重复判据），导致推理时耗时过长，界面卡顿。
解决措施：联合柴发机组厂家梳理故障逻辑，删除冗余判据，建立 “主判据 + 辅助判据” 层级关系（如 “润滑油压力低” 以 “油压传感器信号” 为主判据，“油底壳液位”“滤器压差” 为辅助判据）；在 LabVIEW 中优化推理算法，先验证主判据，再调用辅助判据排除，缩短推理时间。
（三）问题 3：多机组数据通信冲突
问题描述：当装置同时连接 2 台及以上柴发机组时，因 ModBus TCP 通信地址重复，导致数据采集混乱（如甲机组数据被误读为乙机组数据）。
解决措施：为每台机组分配独立的 ModBus 从站地址，在软件中增加 “机组选择” 模块，运维人员切换机组时，自动更新通信地址；在数据库中按 “机组编号 + 时间戳” 分区存储数据，避免不同机组数据混淆。
（四）问题 4：预防性维修计划适配性差
问题描述：初期维保计划仅按固定周期制定（如 “每 6 个月换滑油”），未考虑机组实际运行强度（如频繁启动的机组滑油劣化更快），导致计划不符合实际需求。
解决措施：在数据库中增加 “运行强度参数”（如月度启动次数、累计运行时长、振动超标频次），软件根据该参数建立维保周期修正模型（如启动次数每增加 10 次，滑油更换周期缩短 1 个月）；定期（如每 3 个月）自动校验模型与实际设备状态的匹配度，优化修正系数，确保计划合理性。