稳定性监测装置负责采集、处理和分析振动、摆度、压力脉动、轴向位移传感器传送过来的信号，同时对相关数据进行特征提取，并以各种方式进行显示。随着在线监测技术的发展，稳定性监测仪表从单元式的监测仪表（TSI），逐渐发展为带有分析功能的综合性的、智能化的数据采集单元（DAU），从独立的监测仪表发展为具有网络化的集成系统。随着机组容量的增大和电厂管理水平的提高，以往配备的单元式或模块化的稳定性监测仪表已经无法满足电站生产和管理的需要，配置网络化的稳定性监测装置乃至集成化的在线监测系统已经成为行业内的普遍共识。
1.单元式振动摆度监测仪表
单元式振动摆度监测仪表主要用于满足现场振动摆度的一般监测需要。其功能相对比较简单，主要监测振动、摆度的峰—峰值。仪表本身一般带有柱状图或数字显示，同时带模拟量4～20mA信号可供后续系统使用，通常每通道还提供两级报警继电器输出。
单元式振动摆度监测仪表一般采用模块化的框架结构，一般由系统框架、系统模块、电源模块和振动摆度监测模块组成，根据监测的振动和摆度参数配置相应的监测模块。
单元式振动摆度监测仪表的国外代表性产品有美国Bently公司的3300/3500系统（图5-33）、德国Schenck公司的Vibrocontrol 4000系统、瑞士Vibrometer公司的VM600系统（图5-34）和加拿大VibroSystm公司的Vibrowatch系统。这些系统在中国水电机组上都有部分应用，如三峡左岸电站随机组配套引进了瑞士Vibrometer公司的VM600系统和加拿大VibroSystm公司的Vibrowatch系统，北京十三陵蓄能电站随机组配套引进了美国Bently公司的3300系统，万家寨水电站在建设阶段引进了德国Schenck公司的Vibrocontrol 4000系统，近年来国内部分引进机组上还在继续配置类似的装置。这类监测仪表具有较高的可靠性，但由于其功能简单，只能实现简单的实时监测功能，不具备数据采集、存储、分析和诊断功能，因此已不能适应目前国内水电机组开展状态监测的需要，逐步已被功能强大的振动摆度监测系统所取代。
图5-33 3500系统
图5-34 VM600系统
单元式振动摆度监测仪表尽管实现了振动摆度的在线监测，部分仪表也实现了趋势分析，但由于这些仪表只能采集振动摆度的峰—峰值，无法对振动摆度信号进行波形和频谱分析，显然很难满足大中型电站振动摆度监测的需要。
2.稳定性数据采集单元（DAU）
稳定性数据采集单元泛指带有振动、摆度、压力脉动的波形和频谱分析，能进行数据存储和显示，并能独立运行的振动摆度监测装置。近年来，稳定性数据采集单元在现场得到了广泛应用，其可靠性和实用性得到了很大的提供，在现场发挥了很大作用，代表性产品有北京华科同安监控技术有限公司的TN8000水电机组状态在线监测数据采集箱（图5-35）。
图5-35 TN8000水电机组状态在线监测数据采集箱
（1）构成。稳定性数据采集单元一般通过高速采集各种传感器的波形数据，通过FFT变换等数据处理方式进行特征提取，实现时域、幅值域、频域、时差域、传递特性等信号分析，获取较为全面的动态信息，包括幅值、相位、频率、振动波形、轴心轨迹和振动趋势等，并能存储长期的历史数据和实现事故追忆。这些采集单元一般均能提供波形、频谱、轴心轨迹、趋势分析、瀑布图等专业分析工具，对分析机组状态和事故诊断具有较大帮助。
数据采集单元一般采用模块化结构构成，配置有系统模块、电源模块、振动摆度采集模块，并可提供显示接口和网络通信接口。振动摆度数据采集单元一般需要组屏安装，在屏柜内一般还需配置传感器工作电源、显示屏等。为便于使用和维护，每台机组一般应独立配置一面状态监测屏柜。
数据采集单元本身具备数据采集、分析的功能，所以可以作为一个独立系统运行。但作为全厂机组状态在线监测系统的一个重要组成部分，数据采集单元的数据往往需要传送至上位机（状态数据服务器），由状态数据服务器再作深入的分析和诊断。因此，振动摆度数据采集单元需具备基于以太网络通信功能，可以与电站其余设备进行通信。利用其通信功能，可以将全厂多台机组的数据采集单元组网，形成网络化的机组状态在线监测系统。
稳定性数据采集单元一般具有以下主要功能：
1）实时监测机组相关参数，如振动、摆度、压力脉动、轴向位移等数据，以结构示意图、棒图、表格等形式显示。
2）能对振动、摆度、轴向位移等波形、幅值、轨迹、相位等进行分析和数据管理。
3）能对水压脉动进行时域和频域分析。
4）报警预警功能。
5）数据存储与事故追忆功能。
6）趋势分析功能。(www.xing528.com)
7）网络通信功能。
（2）数据采集装置的配置。数据采集单元需要根据每台机组监测的参数数量和信号类别来确定，一般一台机组的振动、摆度、压力脉动等稳定性参数配置一个数据采集单元。数据采集单元应集中组屏，置于一标准工业机柜内，并配置液晶显示器，以方便就地监视和维护。屏柜内有时还配置一套交直流双供逆变电源装置，以提高电源可靠性。机柜内还需配置一套传感器电源装置，为各传感器提供工作电源。为实现网络通信，一般机柜内还需配置网络交换机、光纤通信设备。
数据采集装置每路信号应具备4～20mA模拟量输出功能，每台数据采集装置应至少配置8路独立报警继电器输出，同时还应具有串口和以太网通信接口。
各采集模块前面板应具有通道OK指示灯，通道正常工作时指示灯为绿色，当某一通道或某一采集模块出现故障时，对应OK指示灯就会熄灭。
数据采集装置对振动、摆度、压力脉动信号进行同步整周期采样，确保采集数据的实时、同步和完整。应能根据相关工况参数判断机组为稳态、暂态过程（包括瞬态）。针对机组稳态运行状态，振动、摆度和压力脉动应采用整周期采样方式，每周期不少于128点，连续采样一般不少于8个周期，空气间隙和磁通密度采用连续采样方式，采样频率应大于6kHz。针对暂态过程（包括瞬态），系统应采用连续采样方式，振动、摆度和压力脉动采样频率应大于1kHz，空气间隙和磁通密度采样频率应大于6kHz。
（3）数据采集单元技术要求。准确地获取设备运行状态信号是数据采集装置的基本任务，通过对信号的采集、分析与处理，才能识别设备的运行状态，揭示设备问题的本质原因。因此如何分辨信号的性质，进行信号的分析和处理是至关重要的。
水轮发电机组振动摆度信号是由周期信号、非周期信号和随机信号组成，其中低频随机信号是机组运行的固有特性，由于水轮发电机组的这一特性，加上反映机组运行设备状态周期较长，数据处理单元在信号采集和处理上既有难度又有特殊性，如处理不当，将会造成很大的测量误差。因此，数据处理单元在设计中应该考虑如下技术要求：
1）应合理选择采样周期，提高采样数据精度，以数量经济的时域数据获取准确可靠的谱分析数据，尽量减少谱线泄漏，避免栅栏效应。为此应对机组振动、摆度信号进行整周期采样。
2）为了分析到较低次谐波，需在软件上实现整周期细化功能，来提高谱分析范围。
3）在数据采集速度上，在提高A/D板数据转换和数据传输速度的基础上要采用先进的数据处理技术。
4）在信号处理上，应注意低频随机信号的处理，同时还要采用和加强低频滤波、相关滤波以及混合滤波技术。
5）装置应利用冗余硬件、自诊断和抗干扰等措施达到高可靠性。
6）装置中的I/O模块应是标准化的、积木式的，结构上是插入式的，应容易替换，可带电插拔。
7）装置应提供导轨和锁件，以防止插拔模块时引起损坏和事故。
8）所有处理模块组件应该清楚地标明，并且有适当的诊断指示。
9）一个组件故障不引起误动作，一个单元故障不影响其他单元。
（4）数据采集单元主要技术指标。
1）测量通道：至少16个，并满足实际测点需要。
2）存储容量：不小于10G。
3）精度：转速测量误差不大于0.2r/min，其余不大于0.5%F.S。
4）相位误差：不大于3°。
5）动态范围：大于50db。
6）工作温度：-10～60℃。
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