振动监测与故障诊断系统简介
汽轮机振动在线监测与故障诊断
系统介绍
1 概述
系统采用分布式结构，前端采用嵌入式结构，用于数据采集、预处理和临时存储；后端采用PC机＋数据库用于数据存储、监测、分析和诊断，并作为网络服务器供其他计算机通过网络访问。
图1－1为该系统的结构图。
图1－1 系统结构图
其中前端数据采集设备从TSI接入信号，并对信号做预处理，临时存储在设备内部的硬盘或其他存储设备上，然后通过网络将数据发送到网络服务器上；服务器接受数据并将其存储在数据库中，同时服务器将数据库中的信息通过动态网站的形式发布在电厂局域网上，电厂局域网用户可以通过浏览器直接访问网站，查看实时或历史数据，进行分析诊断。
2 数据采集系统
2.1 数据采集子系统
2.1.1 输入信号
（1）键相信号(脉冲电压信号)
（2）涡流传感器输出信号(电压信号)
（3）速度传感器输出信号(电压信号，可采用软件积分)
（4）有功和无功信号(直流电压信号)
（5）膨胀、差胀（补偿探头输出的直流电压）
2.1.2 存储的参数
（1）瞬态
日期、时间、转速、振动、间隙电压、膨胀、差胀
（2）稳态
日期、时间、转速、振动、间隙电压、膨胀、差胀、有功和无功
2.1.3 硬件采集
（1）采用组合式卡件，每个卡件可以输入6个振动信号，6个缓变量信号和一个键相信号。
（2）若干个卡件组合成一个采集器，每个采集器可以输入24个振动信号。
（3）键相信号的触发可以自由组合。即采集器的所有振动信号可以采用一个键相信号触发，也可以采用各自卡上的键相信号触发，或者某几个
卡件的振动信号采用其中的任何键相信号触发。
2.1.4 数据分析
（1）输入信号是电压信号，进行FFT变换后输出，并得到相位。
（2）对于不同的传感器信号，可以选择不积分、一次积分或两次积分。
（3）根据不同的传感器设定不同的灵敏度系数。
2.1.5 数据存储
数据输出存储为一定的数据库的格式。
（1）瞬态
从100r/min开始存储数据，转速每变化△rpm存储一组数据，3000r/min以内转速不变的时候（程序判断机组处于暖机阶段），每△t存储一组数据。
软件自动判断起停机过程，每次起停机的数据存储在单独的数据包里。
（2）稳态
从定速（一般为3000r/min）开始存储，每△t存储一组数据。
（3）报警和危机
无论在瞬态和稳态过程中，当振动超过ALARM-1时，启动超限存储，同时存储波形和频谱。
以第一组警报数据为基准，当振动量超过△c时，存储当前数据，并将其作为新的基准，依次类推，进行存储；
当超过△t时，无论振动变化量有没有超过△c，均按时间顺序存储。
当振动超过ALARM-2时，启动危机事件列表存储。
2.2 数据采集子系统简介
数据采集子系统负责采集振动信号、键相信号及缓变量信号等，并对采集的信号进行实时处理、分析及储存。数据采集子系统采用模块化和多CPU主从结构设计，确保对振动信号进行高速、高精度、同时采样。该子系统由开关电源板、主CPU板、智能模拟量信号采集板、人机接口板组成。主CPU板采用高速ARM 系列32位RISC微控制器作为CPU，速度高，数据处理能力强，负责子系统的数据集中、分析、处理、储存，人机接口，键相信号调度，与上位机的网络通信等。智能模拟量信号采集板自带CPU，开机后自动从主CPU获取配置信息，根据配置要求采集各振动信号（电涡流传感器、速度传感器）和缓变量信号（位移、偏心、胀差等），对采集到的信号进行初步处理（积分或FFT），将采集和生成的数据上报主CPU；同时智能模拟量信号采集板也实现对键相信号的调理、采集。主CPU 板和各智能模拟量信号采集板通过内存进行数据交换，数据交换速度高，吞吐量大，各智能模拟量信号采集板采集和生成的数据可以快速转储到主CPU的内存，确保采集系统的实时性能。
数据采集子系统的组成原理如图2-1所示。
数据采集子系统与气轮机组在线监测故障诊断主系统集成工作的原理如图2-2所示。
图2-1 数据采集子系统的组成原理
键盘
240x128显示器
键相信号
模 拟 量
键相信号
模 拟 量
键相信号 模 拟 量
键相信号
模 拟 量
图2-2 数据采集子系统的工作原理
2.3 设计原则
一体化设计，功能完善，结构合理，商品化的产品。
?采用模块化和多CPU主从结构设计，数据采集、处理能力强大，组装、
维护方便。
?主CPU板和各智能模拟量信号采集板通过内存进行数据交换，数据交换
速度高，吞吐量大。
?16位AD转换器，采样精度高，所有模拟量均采用硬同步同时采样，采
样信号同时性好。
?采用1/2 4U 19″标准机箱，现场安装方便。
?采用进口接插件，接插牢靠。
?支持交直流工作电源。
配置灵活，具有很强的现场适应能力。
?根据现场的使用情况进行灵活的配置组态。
?良好的人机界面供用户输入组态参数。
灵活的通讯方式，标准的通讯协议，可方便地进行系统集成。
?一个10Base-T网络接口和两个RS-232接口。
?支持TCP/IP和UDP/IP网络协议。
?支持与多主站独立通信。
现场检测和远方检测兼备，为装置的诊断和维护提供方便。
?装置自动对已注册运行的设备、重要可编程芯片、数据采集系统等进行
在线检测，检测结果通过人机接口界面、告警记录等告知维护人员，帮
助维护人员快速定位异常和故障部位。
?标准VT100终端接口，用户可以方便对装置进行远方检测和在线配置。
工业标准设计，能够工作于各种恶劣环境。
?采用电磁兼容（EMC）技术，抗电磁脉冲干扰（EMI）性能强，装置运
行稳定可靠。
?对敏感信号进行屏蔽。
?输入信号采用光电隔离。
?内部器件均选用优秀的工业级产品。
?不需要特殊的加热器或冷却装置。
充分的可靠性设计，严格的质量检验，为用户提供了可靠的保证。
?电源、信号入出口均有保护措施，并与主控电路隔离。
?各模板地线、电源布局合理。
?电源去耦滤波。
?具有看门狗及数据掉电保护功能。
产品的研制、生产、检验严格按照ISO9001质量体系标准进行。
2.4组成原理
数据采集子系统采用模块化和多CPU主从结构设计，由电源板、主CPU板、智能模拟量信号采集板、人机接口板等组成。数据采集系统的组成如图2-1所示。
2.4.1 电源板
电源板是专门为数据采集子系统定制的交直流两用开关电源。主要参数如下：
输入：AC220V或DC220V
输出：+5V 3A
+24V 1A
+24V 1A
2.4.2 主CPU板
主CPU板是数据采集子系统的核心，主要实现数据集中、分析、处理、储存，人机接口，键相信号调度，与上位机的网络通信等功能。主CPU板采用ATMEL 公司出品的高速ARM系列32位RISC微控制器AT91RM9200作为CPU，主频为228MHz，速度高，数据处理能力强。板上扩展有大容量的程序存储器和数据存储器，用于程序和数据保存；实现了两路UART串行接口、一路USB接口、一路10Base-T网络接口，用于外部设备通信；另外，板上设计有MMC大容量FLASH 存储器接口，用于历史数据保存。主CPU板通过总线底板与IAI模板连接，总线驱动电路与控制逻辑电路安装在CPU板上。主CPU和IAI模板之间采用内存数据交换进行通信，通信速度快，数据吞吐量大，保证了整个采集系统的实时性
主CPU板的组成原理如图2-3所示。
图2-3 主CPU板的组成原理
2.4.3 智能模拟量信号采集板
智能模拟量信号采集板采用Philps公司出品的ARM系列32位RISC微控制器LPC2138作为CPU，主要用于键相信号、振动信号和缓变量模拟信号的采样。为了保证振动信号采样的同时性，模板上采用6通道同时采样A/D转换器实现模拟量采集。每块模拟量信号采集板上设计了两片A/D转换器，完成12路模拟量采样。控制两片A/D转换器进行模数转换的键相信号由主CPU根据配置参数分配，既可以是两路独立的键相信号，也可以是同一个键相信号，这使得模拟量信号采集板的使用非常灵活方便。模拟量信号采集板通过内存交换与主CPU通信，获得主CPU的配置参数，同时将采集和处理生成的信息上报给主CPU。另外，模拟量信号采集板的数据采集和数据处理按照主CPU下发的配置参数进行，确保模拟量信号采集板与主CPU协调一致。
键相信号（脉冲信号）接入装置后，需要光电隔离、滤波整形处理。键相信号调理电路由光电隔离器和滤波整形两部分组成。
智能模拟量信号采集板的组成如图2-4所示。
图2-4 智能模拟量信号采集板
硬同步六通道同时交流采样电路由锁相环电路、六通道同时A/D 转换器和运算放大器三部分组成。锁相环电路自动跟随主CPU 分配的键相信号，自动产生32倍频的方波信号，这个方波信号自动启动八通道同时A/D 转换器进行交流信号采样，实现在一个周期内对六个振动信号进行同时、等间隔32次采样。六通道同时A/D 转换器采用BB 公司的AD8364。AD8364内置6个差分采样保持放大器、6个独立工作的16位A/D 转换器，可以对6路模拟量信号同时进行采样保持、分别进行A/D 转换，6路A/D 转换的时间为3.7us 。A/D 转换完成之后，AD8364向CPU 提出中断请求信号。CPU 响应AD8364提出的中断请求，读取6路A/D 转换的结果。硬同步六通道同时交流采样电路原理如图2-5所示。
AI02
AI01
AI06
AI08 AI07 AI12
图2-5 硬同步六通道同时交流采样电路
2.5结构
2.5.1机械尺寸
数据采集系统采用标准19英寸、1/2 4U机箱设计。机箱尺寸如图2-6所示。
需要特别指出的是，用户在打孔安装本装置时，开孔尺寸应比机箱标定尺寸略大一些，避免机箱放不进去。
图2-6 数据采集系统的机械尺寸
2.5.2前视图
公司商标、名称，产品型号、名称、铭牌，状态指示灯、键盘显示器、维护232接口等安排在装置机箱的前面板。前面板的布置如图2-7所示。
图2-7 数据采集子系统正视图
2.5.3后视图
接线端子、接插座等安排在装置机箱的后板上。后板的布置如图2-8所示。
图2-8 数据采集子系统后视图
LED 指示灯
产品型号、名称
键盘
公司商标、名称
彩色液晶屏
智能数据采集板 主CPU 板
电源板
电源开关
2.6功能
2.6.1数据采集
?4路键相信号，采集转速信号，根据配置参数由程序控制选择键相信号来启动A/D转换器工作。
?24路模拟量信号，每路模拟量信号可以自由配置为路振动信号，采集振动传感器（电涡流传感器、速度传感器）输出的信号；或缓变量信号，采集位移、偏心、胀差、温度等信号。
2.6.2实时监测
?以监视图、棒表、曲线等方式实时动态显示所监测的数据和状态；
2.6.3数据记录
?瞬态：从转速100r/min开始，每△rpm存储一组数据，连续纪录所有监测数据。
?稳态：从定速（3000r/min）开始，每△t存储一组数据。
?报警：当振动超过ALARM-1时，启动超限存储，同时存储波形和频谱，并以第一组警报数据为基准，当振动量超过△c时，存储当前数据，当超过△t 时，按时间顺序存储。
?危机：当振动超过ALARM-2时，启动危机事件列表存储。
2.6.4数据分析
?对输入信号进行FFT变换后输出，并得到相位。
?对输入信号进行一次积分或二次积分。
?对不同的输入信号设定不同的灵敏度系数。
2.6.5具有与多个主站独立通信的能力
?能向多个主站同时传输装置采集和生成的数据。
?多个主站可以完全共享装置采集和生成的所有数据，不存在共享冲突。
2.6.6 自恢复
?装置设计有看门狗电路，可使系统从异常状态自动恢复。
2.6.7 自检
?装置自动对重要可编程芯片、数据采集系统等进行在线检测，检测结果通过人机接口界面、告警记录等告知维护人员，帮助维护人员快速定位异常和故障部位。
2.6.8 安全功能
?具有两级密码设置和权限管理，防止非法操作。
2.7 安全性
?装置的硬件和软件均经过严格的安全测试，确保不会影响现场设备的安全运行和不会危及运行人员的人身安全。
3 网络服务器
3.1简介
网络服务器部分的核心是数据库，其他各部分运行都是与数据库相关的，运行原理如图3-1所示
图3-1 服务器工作流程示意图
图3-1中箭头反映数据的宏观流向，其中每两个相邻模块之间也有信息的交互。
服务器先接收前端数据采集器通过网络发送过来的数据，在这里进行相应的处理，然后转存到数据库中。而IIS服务器是一个Web站点服务器，通过它我们将数据库中的信息加工处理，制作成动态网页，通过网站的形式发布到局域网中，其他用户就可以通过浏览器访问Web网站来进行监测、分析和诊断。同时，我们也可以通过Internet远程访问IIS服务器对电厂的机组进行远程诊断。
3.2系统结构
3.2.1 操作系统
网络服务器采用Windows 2000系列的中级服务器版本Windows 2000 Server 作为操作系统。Windows 2000 Server为用户提供了前所未有的硬件和应用程序选择性、成本有效性和易于使用性，使服务器更加可靠和易于管理。同时它拥有集成在操作系统之内的Web技术，这些技术使得Windows 2000 Server在Web 方面更易于使用，并且具有更高的安全性和稳定性。
3.2.2 数据库系统
由于数据库系统是网络服务器的核心部分，对它的要求相对高一些，我们选择微软公司的SQL Sever 2000作为数据库。SQL Server 2000根据需求不同也有不同的版本，根据我们的需要我们选择SQL Server 2000 标准版。
SQL Server 2000是一款非常成熟而且应用广泛的数据库系统，其强大的功能和易用性能够满足我们的需求。并且SQL Server做为TDM系统的数据库解决方案，在国内其他同类产品中也有成功的实例。
3.2.3 Web Server
简要的说，这部分的主要功能就是要把数据库中的内容通过动态网站的形式发布到局域网中，供用户通过浏览器访问。这部分功能是通过IIS＋ASP实现的。
IIS是Internet信息服务（Internet Infomation Server）的缩写。它是一种Web服务，主要包括WWW服务器、FTP服务器等。它使得在Intranet（局域网）或Internet（因特网）上发布信息成了一件很容易的事。Windows 2000 Advanced Server上提供的为IIS 5.0。
ASP（Active Server Pages，活动服务器页面）是一套服务器端脚本环境，微软把它解释成：“一个服务器的脚本环境，在这里可以生成和运行动态的、交互的、高性能的Web服务器应用程序”。ASP其实是一种技术框架，它把HTML、脚本、组件等有机结合在一起，形成能在服务器上运行的应用程序，并按用户的请求转化成为标准的HTML页面回送到用户的浏览器。
通过IIS＋ASP的架构，就可以在局域网内构造一个动态网站了。其中脚本语言可以选用VBScript或JavaScript，分析图形的绘制采用Java Applet的方式实现。
3.2.4 接口软件
这部分是由开发人员编写的接口软件，主要负责和前端数据采集子系统进行
通讯。这部分软件的具体功能如下：
?接收每个下位机发送来的数据，验证格式化并转存到数据库中。
?可对每台下位机进行远程设置，例如每个测点的报警值。
?清楚向操作人员反映当前上位机与下位机的通讯状态，方便调试和维护。?同步下位机时钟。
?如果上位机发生故障停止运行一段时间，同步上下位机的数据。
3.2.5 客户端软件
客户端软件是相对于服务器端软件而言的，这里指的就是用户使用浏览器通过网络访问服务器时所看到的内容。客户端软件主要为用户提供监测、分析、诊断等功能。其具体功能如下：
?主监测画面，用机组全貌示意图的形式反映机组各个测点的基本数值，让非专业人士也能一目了然地了解机组当前的振动状态。
?监测列表，以列表的形式详细显示每个测点的信息。
?监测棒图，以柱装图的形式反映每次测点的数值大小。
?实时趋势图，可以选择需要的测点，实时地观察其一段时间内的变化趋势。?历史趋势图，可以选择数据库存在的任意时间段内、任意测点的数据，查看其趋势变化情况。
?频谱示意图，可以选择任意一个振动信号，显示其某个时间点的频谱状态。
该时间点可以是当前时刻，也可以是数据库保存的历史数据中某个时刻。?故障诊断，可以根据相关数据对某个振动信号进行故障诊断，并给出初步诊断意见。
以上是分析软件比较常用的功能，此外还提供一些辅助功能，包括三维频谱图、轴心轨迹图、极坐标图等。
此外，我们还会在开发过程中，不断完善分析软件的功能，并根据以后用户的使用状况，不断修改，使分析软件更易用更完善。
3.3特点
由于使用数据库＋IIS的结构，使得本系统具有以下特点：
存储量大，方便管理
一台服务器可以存储几台下位机长时间的数据（这里只做一个大体估计，具体的量化将在以后的数据库具体解决方案设计中计算、并需要具体实例来试验），同时SQL Server提供的管理功能，能够方便的实现数据备份、恢复、复制、查询等数据处理工作。同时，电厂的维护人员和开发人员可以不用关心大量数据在Windows文件系统中如何存储，这些都由SQL Server自行管理。
安全性较好
机组的所有信息和数据都存储在数据中，只有授权用户可以通过服务器上的数据库管理工具访问，而对于其他普通用户这些信息和数据都是不可见的，他们只能通过IE浏览器访问ASP服务器从而对数据库中的信息和数据进行间接访问，并且是只读访问(如果有需要，也可以这些终端用户设一定的权限，允许其访问和修改部分内容,比如在网络服务器以外的其他计算机上修改某台机组的瓦振动报警值，这些都是可以灵活实现的)。
远程诊断
由于本系统采用了Web网站的形式，使得远程诊断更易实现。用户可以通过Internet访问电厂网络，远程查看机组数据进行分析诊断，从而省去了现场测试的工作，并且为电厂节约了的时间。
无需维护
数据库系统自行由数据录入软件根据一定的策略自行更新数据，无需专人定期维护。当然，如果用户需要保存更完整的数据，也可以自己进行备份。
客户端软件使用方便
客户端用户无需安装任何软件，用户就可以在任意一台接入局域网并装有微软操作系统的计算机上，在IE浏览器的地址栏输入服务器的ip地址，访问网站进行监测、分析等操作。由于终端上的分析软件是以网页形式为框架，从界面、操作方式等方面，对于使用者来说都更加熟悉更易使用。
振动监测与故障诊断系统简介
汽轮机振动在线监测与故障诊断 系统介绍 1 概述 系统采用分布式结构，前端采用嵌入式结构，用于数据采集、预处理和临时存储；后端采用PC机＋数据库用于数据存储、监测、分析和诊断，并作为网络服务器供其他计算机通过网络访问。 图1－1为该系统的结构图。 图1－1 系统结构图 其中前端数据采集设备从TSI接入信号，并对信号做预处理，临时存储在设备内部的硬盘或其他存储设备上，然后通过网络将数据发送到网络服务器上；服务器接受数据并将其存储在数据库中，同时服务器将数据库中的信息通过动态网站的形式发布在电厂局域网上，电厂局域网用户可以通过浏览器直接访问网站，查看实时或历史数据，进行分析诊断。
2 数据采集系统 2.1 数据采集子系统 2.1.1 输入信号 （1）键相信号(脉冲电压信号) （2）涡流传感器输出信号(电压信号) （3）速度传感器输出信号(电压信号，可采用软件积分) （4）有功和无功信号(直流电压信号) （5）膨胀、差胀（补偿探头输出的直流电压） 2.1.2 存储的参数 （1）瞬态 日期、时间、转速、振动、间隙电压、膨胀、差胀 （2）稳态 日期、时间、转速、振动、间隙电压、膨胀、差胀、有功和无功 2.1.3 硬件采集 （1）采用组合式卡件，每个卡件可以输入6个振动信号，6个缓变量信号和一个键相信号。 （2）若干个卡件组合成一个采集器，每个采集器可以输入24个振动信号。 （3）键相信号的触发可以自由组合。即采集器的所有振动信号可以采用一个键相信号触发，也可以采用各自卡上的键相信号触发，或者某几个 卡件的振动信号采用其中的任何键相信号触发。 2.1.4 数据分析 （1）输入信号是电压信号，进行FFT变换后输出，并得到相位。 （2）对于不同的传感器信号，可以选择不积分、一次积分或两次积分。 （3）根据不同的传感器设定不同的灵敏度系数。
振动信号检测系统的设计1
信号检测综合训练 说明书 题目：振动信号检测系统设计 学院：电气工程与信息工程学院 班级：电子（2）班 姓名: 钱鹏鹏 学号：11260224 指导老师：缑新科 2014.12.07
摘要 机械在运动时，由于旋转体的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。机械振动在大多情况下是有害的，振动往往会降低机器性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。机械振动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。另一方面，振动也被利用来完成有用工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。这时必须正确选择振动参数，充分发挥振动机械的性能。在现代企业管理制度中，除了对各种机械设备提出低振动和低噪声要求外，还需随时对机器的运行状况进行监测、分析、诊断，对工作环境进行控制。为了提高机械结构的抗振性能，有必要进行机械机构振动分析和振动设计，这些都离不开振动测试。 本文在此基础上设计了一种专用的振动信号检测系统，具有功耗低、体积小、精度高等优点。 信号检测的内容要求： 通过MCS-51系列单片机设计振动信号检测系统。要求如下： 1 振动信号的特点，选择合适的传感器，并设计相应的检测电路； 2 将设计完成的检测电路，通过软件防真验证； 3 主要设计指标：可测最大加速度：-5m/s~+5m/s;可测最大速度：-0.16m/s~+0.16m/s；可测最大位移：-5mm~+5mm；通频带：0.05Hz~35Hz；转换精度：8bit；采样频率：128Hz 4 利用LCD显示振动信号，有必要的键盘控制。
总体设计方案介绍： 本系统由发射电路和接收电路组成。发射电路主要由加速度传感器构成。接收电路由单片机最小系统和外部串口以及显示部分模块三部分组成。。 硬件电路设计： （1）使用MMA8452加速度传感器和STC89C52单片机来实现。 一.设计目的:了解加速度传感器的工作机理，以及单片机的各种性能； 二.设计器材:电源、proteus7.7软件、89C52，MMA8452加速度传感器，导线若干。 三．设计方案介：该系统目的是便于对一些物理量进行监视、控制。本设计以加速度传感器显示出加速度信号即振动信号，再通过单片机将信号从串口接入电脑显示出来，即完成振动信号的检测功能。 （2）振动传感器的分类 1、相对式电动传感器 电动式传感器基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感生出电动势，因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式传感器。 相对式电动传感器从机械接收原理来说，是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以它实际上是一个速度传感器。 2、电涡流式传感器 电涡流传感器是一种相对式非接触式传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。电涡流传感器具有频率范围宽（0～10 kHZ），线性工作范围大、灵敏度高以及非接触式测量等优点，主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量。 3、电感式传感器 依据传感器的相对式机械接收原理，电感式传感器能把被测的机械振动参数的变化转换成为电参量信号的变化。因此，电感传感器有二种形式，一是可变间隙，二是可变导磁面积。 4、电容式传感器 电容式传感器一般分为两种类型。即可变间隙式和可变公共面积式。可变间隙式可以测量直线振动的位移。可变面积式可以测量扭转振动的角位移。 5、惯性式电动传感器 惯性式电动传感器由固定部分、可动部分以及支承弹簧部分所组成。为了使传感器工作在位移传感器状态，其可动部分的质量应该足够的大，而支承弹簧的刚度应该足够的小，也就是让传感器具有足够低的固有频率。根据电磁感应定律，感应电动势为：u=Blx&r 。式中B为磁通密度，l为线圈在磁场内的有效长度，r x&为线圈在磁场中的相对速度。 从传感器的结构上来说，惯性式电动传感器是一个位移传感器。然而由于其输出的电信号是由电磁感应产生，根据电磁感应电律，当线圈在磁场中作相对运动
电机振动在线监测系统解决方案上课讲义
钛能科技根据多年来的状态监测实践，针对电机故障研发出了一套电机振动在线监测系统解决方案，对全面推动我司电机状态监测工作深入开展发挥了重要作用。 1.引言 电机是现代工业生产中的重要电气设备，是现代工业生产的重要物质和技术基础，广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各个行业。各种电机设备的技术水平和运行状况是影响一个工业企业各项经济技术指标的重要因素，电机故障会对企业生产运营造成严重影响。一般说来，电机故障约有60%-70%是通过振动和由振动辐射出的噪声反映出来的，因此现场应用中，振动监测技术是应用比较普遍的故障诊断方法。 电机振动主要由电枢不平衡、电磁力、轴承磨损、转轴弯曲和安装不良使电机与负载机械的轴心线不对中或倾斜等原因引起的。电机振动三个基本参数，分别是振幅、频率和相位。其中振幅可用位移、速度和加速度来表示。在测量过程中我们一般对高频故障（如滚动轴承、齿轮箱故障等）或高速设备进行测量时，应选加速度为参考量；在对低频故障（如不平衡、不对中等）或低速设备测量时，应选位移为参考量；而在进行振动的总体状态测量时，选速度为参考量。电机振动大小必须要满足国家的电机振动标准，否则会造成很严重的后果。 要做好电机振动的监测诊断，首先要对诊断对象做全面的了解以及必要的机理分析，比如:机器的结构和动态特性（齿轮与轴承规格、特征频率等），机器的相关机件连接情况（如动力源、基座等），机器的运行条件（如温度、压力、转速）及维修技术（如故障、维修、润滑、改造），异常振 动的形态和特性。 2.解决方案 2.1方案概述 钛能科技根据已有的技术规范，在对钢铁、石化、水泥客户广泛深入调研的基础之上，结合自身多年来的技术积累，精心开发了电机振动在线监测系统，受到了客户的肯定和好评。 钛能科技电机振动在线监测系统依托先进的物联网传感技术，通过测定电机设备特征参数（如振动加速度、速度、位移等），计算并存储设备的运行参数，自动生成日数据库、历史数据库及报警库。将特征参数值与设定值进行比较，来确定设备当前是处于正常、异常还是故障状态，设备一旦出现异常或者故障，及时报警通知运行管理人员。尽可能多的采集故障信息，从而获得设备的状态变化规律，预测设备的运行发展趋势，帮助用户查找产生故障的原因，识别、判断故障的严重程度，
旋转设备振动在线监测系统
旋转设备振动在线系统 技术方案 合肥优尔电子科技有限公司 2016. 8
一．现状分析 随着我国工业现代化进程的加快，对于连续生产的企业而言，大型旋转设备的稳定运行十分重要，一旦发生故障，都有可能导致整个生产线停机，造成极大的损失。这种损失可达每小时数十万元之巨，特别是生产过程智能控制系统的采用，对关键设备安全运行的依赖程度越来越高，因此，对这些设备进行在线监测就显得非常重要。 各种旋转设备运转过程中各零部件磨损并非相同，随其工作条件而异，但磨损的发展是有其规律的，如果能够对设备受到的这种磨损失效规律进行掌握，设备各零部件的相对运动趋势将反应出振动、温度、声音的连锁效应，使我们提前知晓设备各项功能发生改变的趋势与结果。国网铜陵发电有限公司拥有多种大、中、小型旋转设备，其较多旋转设备占据着生产中的核心地位。 二、系统架构 旋转设备振动在线监测系统，通过无线自组网和现场总线的方式，将从各传感单元采集的数据汇集到管理后台，通过计算机系统处理实现应用服务，计算机系统主要由数据前端设备、服务器机和管理端PC组成。 系统拓扑如下图所示： 三、振动采集终端 3.1振动传感器 在旋转设备两端轴座（具体部位可根据现场情况确定）设置两组三维（X、Y、Z方向）加速度振动传感器，测量振动位移矢量，监测主轴与轴瓦（轴座）之间的轴向、径向游离与波动情况。 振动传感器利用压电晶体的正压电效应，当压电晶体在一定方向的外力作用下，它的晶体面产生电压，采集电路检测出这个电压值后换算成受力大小F，由
公式a=F/m可以得出瞬间加速度大小a，对加速度二次积分得出瞬间位移量，从而得出被测对象振动频谱和振动位移。 主要技术参数： ●传感器类型：IEPE ●灵敏度：100mV/g? ●加速度量程：?0.1～100mm/s2 ●速度量程：0.1～250mm/s ●位移量程：1～3000μm ●频率范围：0.3～12000Hz（±10%) ●谐振点: 27kHz ●分辨率：?0.001g ●非线性：≤1% ●横向灵敏度：≤3% ●恒定电流：4mA ●输出阻抗：＜100Ω ●激励电压：DC24V ●温度范围：-40～+80℃ ●放电时间常数：≥1秒 3.2振动采集器 ?YT-400?振动采集器是合肥优尔电子科技自主研发的一款高性能IEPE类传感器信号采集终端，内置了传感器所需的恒流激励和信号调理电路，可以不需外部的信号调理器而直接采集IEPE传感器的输出信号。YT-400具有四路大量程、高采样率、低噪声的高性能同步信号采集通道。每个通道的量程为±10V，采样率高达128Ksps，并能保证实时传输到后台服务器进行显示与分析。通过高性能ADC和先进的DSP信号处理技术，使YT-400具备极低的采样噪声，在1Ksps 采样率下采样噪声峰峰值仅为0.00004V，满量程信号的信噪比高达50万。多通道、高采样率和低噪声和同步采样使YT-400能够满足科研与生产中高端信号监测的需要。? YT-400系列采用跨平台通用的动态链接库作为驱动函数接口，可工作在
一种减速器振动监测系统设计方案
一种减速器振动监测系统的设计-机械制造论文 一种减速器振动监测系统的设计 王美思 （南京农业大学，江苏南京210031） 摘要：减速器振动对机械传动危害巨大，现采用高性能处理器STM32F103ZET6和数字加速度传感器ADXL345设计了一套减速器振动监测系统，用于对减速器振动量进行快速检测，并运用高斯滤波算法对检测数据进行滤波处理，提高测量精度。实时计算X、丫、Z三轴方向的加速度和瞬时速度并在LCD液晶上予以显示，给出减速器当前的振动信息。试验表明，该系统响应速度快，测量精度较高，有良好的应用效果。 关键词：减速器；振动；加速度；监测 0引言 减速器在机械传动中发挥着至关重要的作用。在实际使用过程中，减速器的振动直接影响着传动轴、发动机或电机等动力设备的安全运行，甚至可能产生严重后果[1],因而对减速器的振动量进行监测与故障分析对预防传动系统故障、降低故障损失有重要意义。振动信号作为检测分析对象，对其进行敏感而精确的检测是后续处理的重要前提。 本文采用加速度传感器和高性能处理器构建了一套减速器振动监测系统，通 过对传感器输出的加速度信号进行滤波处理，获得准确的加速度输出信号，计算 完成后经串口打印输出。 1方案设计 监测系统由加速度传感器、处理器、电源模块、LCD显示模块和串行接口电
路组成，系统采用数字式加速度传感器，安装在减速器主轴上，系统由电源模块给 处理器和加速度传感器供电，上电初始化完成后，处理器即以固定的扫描频率f周 期检测加速度传感器的输出，并通过滤波处理提高检测精度，实时计算减速器的X、丫、Z三相加速度和瞬时速度，通过串行接口电路予以输出，并在液晶模块上实时 显示。 2硬件 监测系统以ST公司CortexM3内核的32位STM32F103系列低功耗处理器为核 心，配以3.2英寸液晶LCD模块和一路串行接口电路。STM32F103ZET6 拥有 512kBFIash、64kBRAM、多路RS232串口和ADC转换功能等丰富的外设及接口资 源，外部采用8MHz晶振，可提供高达72MHz频率的时钟，满足系统实时性需求］ 2］。串行接口电路基于MAX3232串行芯片进行设计，可支持双工串行通信，具有 良好的经济实用性。 液晶模块采用基于ILI9320芯片的3.2英寸LCD模块，与处理器之间采用SPI 接口连接，通过01h和03h寄存器来控制GRAM的刷新方向，设置AM=1 ，ID=01， 输入地址更新方向为垂直方向。 加速度传感器采用ADLX345芯片的加速度传感器模块，ADXL345是ADI 公司推 出的采用MEMS技术具有SPI和IIC数字输出功能的三轴加速度传感器芯片］3］, 具有小巧轻薄、低功耗、量程可变和高分辨率等特点，可选量程为土± 4g、土 2g、8g、土160为重力加速度），可采用固定的4mg/LSB分辨率模式，可测量静态重力 加速度，也可测量运动或振动总的动态加速度，在手机等移动设备上应用广泛。 本系统中处理器采用IIC接口与ADXL345通信连接，进行数据读取。使用 时，CS弓1脚连接至VDDI/O，ALTADDRESS弓1脚接任- 一VDDI/O 或接地，SCL
振动检测与故障诊断技术
振动检测是状态检测的手段之一，任何机械在输入能量转化为有用功的过程中，均会产生振动；振动的强弱与变化和故障有关，非正常的震动感增强表明故障趋于严重；不同的故障引起的振动特征各异，相同的振动可能是不同的故障；振动信号是在机器运转过程中产生的，就可以在不用停机的情况下检测和分析故障；因此识别和确定故障的内在原因需要专门的一起设备和专门的技术人才。 1、机械振动检测技术 机械运动消耗的能量除了做有用功外，其他的能量消耗在机械传动的各种摩擦损耗之中并产生正常振动，其他的能量消耗在机械传动的各种摩擦损耗之中并产生正常振动，如果出现非正常的振动，说明机械发生故障。这些振动信号包含了机械内部运动部件各种变化信息。分辨正常振动和非正常振动，采集振动参数，运用信号处理技术，提取特征信息，判断机械运行的技术状态，这就是振动检测。 所以由此看来，任何机械在输入能量转化为有用功的过程中，均会产生振动；振动的强弱与变化和故障有关，非正常的震动感增强表明故障趋于严重；不同的故障引起的振动特征各异，相同的振动可能是不同的故障；振动信号是在机器运转过程中产生的，就可以在不用停机的情况下检测和分析故障；因此识别和确定故障的内在原因需要专门的一起设备和专门的技术人才。 2、振动监测参数与标准 振动测量的方位选择 a、测量位置（测点）。 测量的位置选择在振动的敏感点，传感器安装方便，对振动信号干扰小的位置，如轴承的附近部位。 b、测量方向。 由于不同的故障引起的振动方向不同，一般测量互相垂直的三个方向的振动，即轴向（A向）、径向（H 向、水平方向）和垂直方向（v向）。例如对中不良引起轴向振动；转子不平衡引起径向振动；机座松动引起垂直方向振动。高频或随机振动测量径向，而低频振动要测量三个方向。总之测量方向和数量应全面描述设备的振动状态。 测量参数的选择 测量振动可用位移、速度和加速度三个参数表述。这三个参量代表了不同类型振动的特点，对不同类型振动的敏感性也不同。 a、振动位移 选择使用在低频段的振动测量（<10HZ），振动位移传感器对低频段的振动灵敏。在低频段的振动，振动速度较小，可能振动位移很大，如果振动产生的应力超过材料的许用应力，就可能发生破坏性的故障。b、振动速度 选择使用在中频段的振动测量（10~1000hz）。在大多数情况下转动机械零件所承受的附加载荷是循环载荷，零件的主要失效形式是疲劳破坏，疲劳强度的寿命取决于受力变形和循环速度，既和振动位移与频率有关，振动速度又是这两个参数的函数，振动能量与振动速度的平方成正比。所以将振动速度作为衡量振动严重程度的主要指标。 c、振动加速度 选择使用在高频段的振动测量（>1000hz）。当振动频率大于1000hz时，动载荷表现为冲击载荷，冲击动能转化为应变能，使材料发生脆性破坏。多用于滚动轴承的检测。 以上三这三个参量可以互为辅助性的补充和参考。 振动判定标准 a、绝对判断标准。此类标准是对某机器长期使用、维修、测试的经验总结，由行业协会或国家制订图表形式的标准。使用时测出的振动值与相同部位的判断标准的数值相比较来做出判断。一般这类标准是针对某些类型重要回转机械而制订的。例如国际通用标准ISO02372和ISO3945。 b、相对判断标准。对于同一设备的同一部位定期进行检测，按时间先后作出比较，以初始的正常值为标准，以实测振动值超过正常值的多少来判断。
振动监控系统
振动监控系统 姓名：宋德兵学号：1206012009 班级：12机制卓越班 摘要：近年来，振动测试技术已取得了长足的发展。由于电子技术的迅速发展，电测方法在振动测试技术中已占主要地位。往日流行的机械式测振方法现只在一些非正式的或精确度要求不高的场合下加以应用。 关键词：传感器振型分析频谱分析和实时分析 一、传感器 传感器是把机械量转换为电量的器件，又称换能器。分为接触式与非接触式两大类。接触式传感器在使用时需与被测对象直接接触。目前，这种传感器的制作技术已比较完善，使用也很普遍。它的基本型式有磁电式、压电式、应变片式三种。 压电式加速度计是近年来得到迅速发展的测振传感器。在使用时，将整个加速度计固定在被测对象上，其中的质量块因随同被测对象运动而获得加速度。此加速度与质量块的质量之乘积即构成作用于加速度计内的压电晶体上的力。众所周知，压电晶体具有将机械量转换为电量或将电量转换为机械量的性质。当它受到外力作用时，即产生正比于此力的电信号（电压或电荷）。由此可知，压电式传感器是加速度传感器。 压电式传感器的结构型式很多，大体分为压缩型和剪切型两种。所谓压缩型是指晶体的振动沿厚度方向，而剪切型则垂直于厚度方向，需根据具体情况加以选择。晶体材料多用压电陶瓷锆钛酸铅（PZT），在不多的场合下也采用石英。压电石英的稳定性较好，但机械性能较差，价格也比较贵。压电式加速度计的突出优点是体积小，重量轻，这在某些场合下是极为重要的。它的频率范围可达10000Hz。 压电式加速度 传感 器电荷放大 器 线性 积分 双积分 均方模电压表 模拟电压输出
峰值电压表 采用压电式加速度传感器的测振系统 二.后续仪表 由传感器产生的信号都很微弱，需经二次仪表处理、放大；再经显示、记录 仪表加以显示或记录。磁电式传感器产生正比于振动速度的信号，需经微积分放 大电路处理，才能得到所需要的加速度和位移值。压电式加速度计所产生的信号 可以经过电压放大或电荷放大处理。在前一情况下，采用积分放大电路，以得到 所需要的速度和位移值。并且由于加速度计的输出阻抗很高，要求在加速度计和 放大器之间连接阻抗变换器进行匹配。采用电荷放大器可以减少导线电容对测试 的影响。商品电荷放大器有的带有显示表头，有的则要求配用其它的显示仪表， 例如数字式峰值电压表。 三.振型分析 所谓“振型”是指振动构件上各点的振幅分布。在构件固有频率下产生的振 型称为“主振型”。研究振型，对深入了解振动构件的动力学特征是很必要的。 几何形伏边界条件都很简单的构件如简支或固支的棒与薄板，它们的主振型可由 理论计算得到令人满意的结果。但是，对于几何形状、边界条件都很复杂的构件， 往往难以进行精确的理论计算。在此情况下，可以通过实测来获得振型。 目前通行的办法是，用激振器（与信号发生器及功率放大器配套）使构件振 动，然后用上面所述的振动测量方法测取构件各点的振幅。其不振动的点称为节 点，连接相邻节点即得节线。再将相邻振幅相等的点连接起来，即得各“等高线”， 这样即得到构件的振型。激光的出现促进了全息术的发展。激光全息术在振动测 试上的卓有成效的成果之一就是实测振型。例如，国外曾采用这种方法对一个音 质低劣的吉他进行振型测试，因而发现问题所在，经改进结构后提高了音质。但 是，采用激光全息术对实验条件要求很严所以限制了它的推广。现在，国外正在 大力研究适合于现场使用的激光全息技术。据报导，美国已有现场激光全息仪的 商品出售。 四.频谱分析和实时分析 实际构件的振动往往包括复杂的频率成分，而各不同频率成分对人员与设备 的影响往往也不相同频谱分析的目的在于分析振动的幅值或能量在各不同频率 成分下的分布。
SKF在线振动监测方案
SKF在线振动监测系统方案 一、方案组件一：IMx-W IMx-W智能监测单元是一个专门针对风力发电行业应用的IP65等级认证测量单元，适用于恶劣的工业环境并且符合CE要求。 IMx-W配有16个模拟信号输入，该动态信号可以通过设置用于多种传感器，例：加速度、速度和位移或者其他易采用的参数。除了模拟通道之外，可以使用2个数字通道来测量转速、触发或者数字状态来指示何时进行测量。 主要特点： ?16个测量模拟通道，每模块4通道。 ?2个通道数字输入，脉冲信号，速度及开关量等。 ?适用于任何类型的传感器，信号和测量配置。 ?每个通道能输出多个测量参数。 ?每个测点分别设置警告和报警状态。 ?可使用设备转速和/或负载控制警告和报警。报警信号，尤其是风力发电机故障类型，如不平衡，齿轮损坏等。 二、方案组件二Observer8.1分析软件 Observer8.1软件是一套专家向导的机器分析软件，能够实现智能化的机器状态诊断，对机器和过程的正确评估提供没有专家时的专家意见。成功的机器状态监测必须基于为数据管理和分析提供功能强大、用户友好的机器故障诊断软件。
三、方案组件三：加速度传感器 该系统使用高质量加速度传感器，壳体电子绝缘和内部屏蔽。 主轴、齿轮箱、发电机和结构的机械分析可以通过在机器安装加速度 传感器来完成。传感器径向方向的运动将会积压传感器中的压电晶 体，由于装填的质量块的惯性力，产生临时的电荷，通过传感器集成 电路转换为电压。这个信号分为DC分量和与加速度成正比的波动的 AC电压信号，IMx-W测量和分析这个信号。该方案主要应用了两种 加速度传感器：低频加速度传感器、标准加速度传感器。 四、安装方案 1、由于目前还没有实际机组相关的数据，所以该方案的安装方面的 设计主要参考了SKF公司提供的样例和一些学术论文的建议。具体 方案如表-1： 测点测试对象安装位置及测试方向传感器类型 1 主轴前轴承在轴承下边；径向低频加速度传感器 2 主轴前轴承在轴承下边；轴向低频加速度传感器 3 主轴后轴承在轴承下边；径向低频加速度传感器 4 齿轮箱行星级轴承在输入轴；径向低频加速度传感器 5 齿轮箱行星级轴承在行星齿轮的顶部；径向标准加速度传感器 6 2级齿轮行星输出中间轴之间；径向标准加速度传感器 7 2级齿轮中间轴和高速轴之间；径向标准加速度传感器 8 发电机前轴承轴承下侧；径向标准加速度传感器 9 发电机后轴承轴承下侧；径向标准加速度传感器 表-1：测点安装位置及传感器类型
输电线路振动在线监测系统设计方案.
输电线路振动在线监测系统设计方案 目录 1．项目的必要性 (2) 2．主要内容 (3) 2．1 监测方式和内容 (3) 2．1．1监测方式 (3) 2．1．2监测内容 (3) 2．2 监测装置安装位置 (3) 2．2．1安装原则 (3) 2．2．2安装位置 (3) 3．技术方案 (3) 3．1 系统结构原理图 (3) 3．2 监测系统组成及运行环境 (5) 3．2．1监测装置 (5) 3．2．2系统软件 (5) 3．3 主要技术参数 (5) 3．4 监测系统特点 (7) 3．4．1监测装置特点 (7) 3．4．2 综合分析软件系统特点 (7) 3．5 监测系统通信、供电和运行方式 (8) 3．5．1 通信方式 (8) 3．5．2 供电方式 (8) 3．5．3 运行方式 (8) 4．项目意义 (8)
1．项目的必要性 架空线微风振动是一种气体的旋涡（卡门旋涡）在架空线背风侧交替脱落所产生的架空线振动现象，其特征频率高（3-120Hz），振幅一般不会超过导线直径，振动频率和风速、导线直径有关，由式：F=200V/d确定，其中V为垂直于架空线的风速，单位：米/秒， d为架空线导线直径，单位：米。 目前几乎所有的高压送电线路都受到微风振动的影响，尤其在线路大跨越上，因具有档距大、悬挂点高和水域开阔等特点，使风输给导地线的振动能量大大增加，导地线振动强度远较普通档距严重。一旦发生疲劳断股，将给电网安全运行带来严重危害，通常仅换线工程本身的直接损失可高达数百万元。现在世界上任何地区，几乎所有的高压架空送电线路都受到微风振动的影响和威胁，在我国微风振动危害线路的事例也很普遍。微风振动已经严重威胁着我国电网架空送电线路特别是大跨越的安全运行。 通过迅速准确地采集、传输、处理和管理线路大跨越振动的大量数据和信息，及时掌握导地线防振装置消振效果的变化，可以为输电线路大跨越的安全运行提供实时预警服务，避免现行预防性计划维修（计划修）制度维修不及时或过度维修的弱点，变预防性计划维修为状态维修，能够显著提高输电线路设备的运行可靠性并降低维修费用。 微风振动对架空线路造成的破坏是长期积累的，具有较强的隐蔽性，因此对其进行测量既能消除微风振动产生的隐患，又能为防振设计提供科学的依据。
振动分析仪之设备状态监测与故障诊断的三个阶段
振动分析仪之设备状态监测与故障诊断的三个阶段 与故障诊断技术的实质是了解和掌握设备在运行过程中的状态，评价、预测设备的可靠性， 早期发现故障，并对其原因、部位、危险程度等进行识别，预报故障的发展趋势，并针对具 体情况作出决策。由此可见，设备状态监测与故障诊断技术包括识别设备状态监测和预测发 展趋势两方面的内容。具体过程分为状态监测、分析诊断和治理预防三个基本环节。 1.状态监测 状态监测是在设备运行中，对特定的特征信号进行检测、变换、记录、分析处理并显示、记录，是对设备进行的基础工作。检测的信号主要是机组或零部件在运行中的各种信息(振动、噪声、转速、温度压力、流量等)，通过利用如机械状态分析仪VIB07这种类型仪器的把这 些信息转换为电信号或其他物理信号，送入信号处理系统中进行处理，以便得到能反映设备 运行状态的特征参数，从而实现对设备运行状态的监测和下一步诊断工作。 2.分析诊断 分析诊断实际上包括两方面的内容：信号分析处理、故障诊断。 信号分析处理的目的是把获得的信息通过一定的方法进行变换处理，从不同的角度提取 最直观、最敏感、最有用的特征信息。分析处理可用专门的振动分析仪器，如VIB07或计算 机进行，一般情况下要从多重分析域、多个角度来分析观察这些信息。分析处理方法的选择、处理过程的准确性以及表达的直观性都会对诊断结果产生较大影响。 故障诊断是在状态监测与信号分析处理的基础上进行的。进行故障诊断需要根据状态监 测与信号分析处理所提供的能反映设备运行状态的征兆或特征参数的变化情况，有时还需要 进一步与某些故障特征参数进行比较，以识别设备是在运转正常还是存在故障。如果存在故障，要诊断故障的性质和程度、产生原因或发生部位，并预测设备的性能和故障发展趋势。 这是设备诊断的第二阶段。 如VIB07振动分析仪，兼备振动分析软件CM-Trend，可软件形成具有机器振动状态数据采集，数据管理，状态报警，故障诊断和趋势分析功能的基本预测维修系统。软件为使用者 提供一个方便灵活的工作平台，使其能够管理机器状态数据，进行日程数据采集，评价机 器状态，分析机器故障并提出预测维修报告。 3.治理预防 治理预防措施是在分析诊断出设备存在异常状态，即存在故障时，就其原因、部位和危 险程度进行研究并采取治理措施和预防的办法。通常包括调整、更换、检修、改善等方面的 工作。如果经过分析认为设备在短时间内尚可继续维持运行时，那就要对故障的发展加强监测，以保证设备运行的可靠性。根据设备故障情况，治理预防措施有巡回监测、监护运行、 立即停机检修三种。 与故障诊断技术的实质是了解和掌握设备在运行过程中的状态，评价、预测设备的可靠性， 早期发现故障，并对其原因、部位、危险程度等进行识别，预报故障的发展趋势，并针对具 体情况作出决策。由此可见，设备状态监测与故障诊断技术包括识别设备状态监测和预测发 展趋势两方面的内容。具体过程分为状态监测、分析诊断和治理预防三个基本环节。 1.状态监测
振动检测与故障诊断分析
概述 对旋转设备而言，绝大多数故障都 是与机械运动或振动相密切联系的，振 动检测具有直接、实时和故障类型覆盖 范围广的特点。因此，振动检测是针对 旋转设备的各种预测性维修技术中的核 心部分，其它预测性维修技术：如红外 热像、油液分析、电气诊断等则是振动 检测技术的有效补充。 相关仪器-----测振仪 VIB05 来自中国祺迈KMPDM的VIB05多功能振动检测仪是 基于微处理器最新设计的机器状态监测仪器，具备有振动 检测，轴承状态分析和红外线温度测量功能。其操作简单， 自动指示状态报警，非常适合现场设备运行和维护人员监 测设备状态，及时发现问题，保证设备正常可靠运行。 振动测量 VIB05可测量振动速度，加速度和位移值。当保持振 动速度读数时，仪器立即比较内置的ISO10816-3振动标准，自动指示机器报警状态。 轴承状态检测 VIB05可测量轴承状态BG值和BV值，它们分别代表高频振动的加速度和振动速度有效值。当保持轴承状态读数时，仪器按内置的经验法则自动指示轴承报警状态。 振动检测仪是测量物体振动量大小的仪器，在桥梁、建筑、地震等领域有广泛的 应用。振动检测仪还可以和加速度传感器组成振动测量系统对物体加速度、速度和位 移进行测量。
VIB07 来自中国祺迈KMPDM的VIB07多功能振动检测仪是基 于微处理器最新设计的机器状态监测仪器，具备有振动检测， 轴承状态分析和红外线温度测量功能。其操作简单，自动指 示状态报警，非常适合现场设备运行和维护人员监测设备状 态，及时发现问题，保证设备正常可靠运行。 主要特点 1、测振仪设计先进，具有功耗低、性能可靠、造型美 观、使用携带极为方便的特点。 2、按国标制造，测量值与国际振动烈度标准(ISO2372)比对可直接判断设备运行状态。 3、高可靠性的环形剪切加速度传感器，性能远远优于压缩式传感器。 4、具有高低频分档功能，在振动测量时，便于识别设备故障类型。 5、备有信号输入功能，配接温度传感器，即可测量温度。 6、备有信号输出功能，选配专用耳机，兼具设备听诊器功能；配接示波器、可用来监测、记录振动信息。 7、按振动传感器与主机的连接方式分为一体式和分体式供您选择。 8、适用于各类机械的振动、温度测量。 动平衡仪-----KMBalancer现场动平衡仪 现场动平衡分析仪KMBALancer是KMPDM 祺迈公司的产品。它嵌入式计算机技术和动平衡技 术，兼备现场振动数据测量、振动分析和单双面动 平衡等诸多功能，简捷易用。是工矿企业预知保养 维修，尤其是风机、电动机等设备制造厂和振动技 术服务机构最为理想之工具。它是美国尖端科技产 品。
振动监测意义和如何实现复习过程
一、振动监测的意义 风力发电机组是风电场的关键设备，长期以来一直采用计划维修(即机组运行2500h或5000h 后进行例行维护)或事后维修(出现故障后再维修)的方式。计划维修无法及时了解设备的运行情况，而事后维修则由于事先的准备不够充分,造成维修工作的耗时太长、损失严重。在风电机组上应用振动监测技术，定期监测风电机组的振动信号并结合风电机组的温度等参数可以实现预知维修，实现维修体制的转变。采用预知维修和故障诊断技术可以延长机组连续运行的周期；做到对机组的状态心中有数，从而针对不同的机组采取不同的措施。属于正常运行状态的机组，按例行方法继续监测；属于状态劣化和故障进行性发展的机组，重点监测；而个别故障严重发展的机组，应及时进行诊断和停机检修，同时根据预测结果，可针对性地准备有关零部件的备件。这样可以大大减少盲目维修及突发性事故停机时间、延长机组的使用寿命、提高企业的综合经济效益。 综上所述，对风电机组实施振动监测的意义有以下几点： ?预知故障 对机组可能发生的故障及时预警，实现在故障初期实施修正 ?明确故障部位 确定故障部位及其原因，节省维修成本与时间 ?合理安排零部件库存 既保证零部件最小库存，也保证部件更换具有足够的准备 ?实现预知维修 实现预知维修，避免过度维修和维修不足 二、振动监测分类 风电机组振动监测的实施方法有连续监测、定期监测和故障监测。其各自特点如下： ?连续监测 也称在线监测，以数据采集和计算机分析技术，包括远程故障诊断系统为手段的精密诊断。 优点：信息收集比较全面，分析手段丰富，准确性较高。 缺点：设备投资较高，操作人员需要较高的理论基础。 ?定期监测 按照确定的时间间隔，进行定期监测，一般以简单小型便携式检测仪器为手段，属于简易诊断。 优点：设备简单、投资较小，操作简便、易行。 缺点：信息收集和分析相对简单。 ?故障监测 操作人员和维修人员以巡回检查为基础，感官发现设备运行异常时，再对设备进行测试和分析，查找故障原因，评价运行状况，为检修提供依据、指明方向。 目前较为常用的监测方法，介于精密诊断和简易诊断之间，适合于小型机组或离线监测设备的诊断分析。
震动在线监测、诊断系统在立磨减速机机组中的应用
Equipment 装备技术 145 震动在线监测、诊断系统在立磨减速机 机组中的应用 尹建军 (湖南金磊南方水泥有限公司湖南郴州，423401) 中图分类号：TQ172.632.5 文献标识码：B 文章编号：1007-6344（2014）08-0145-02 摘要：设备故障诊断技术70年代初形成于英国，近几十年来由于其实用性以及为社会和企业带来的效益，它日益受到企业和政府主管部门的重视，而这项技术也使企业对设备的维修制度实现了从事故维修制度到以状态监测为基础的预防性制度的转变。立磨是水泥行业中最为关键的设备之一。立磨减速机一旦发生故障，除设备维修本身所需的长时间和昂贵的费用外，还直接导致停窑的恶劣后果，使企业蒙受巨大经济损失。 关键词：立磨 震动在线监测 故障诊断 1.概述 立磨是一种理想的大型粉磨设备，它集破碎、烘干、粉磨、于一体，生产效率高，被广泛应用于水泥，电力，冶金，化工，非金属矿等行业。国外现代新型干法水泥生产线建设中，立磨占有率超过90%以上。立磨在我国的应用始于上个世纪四十年代末，当时用于白水泥厂的生料磨粉。自七十年代末，国内在干法水泥厂开始发展窑外分解新型干法工艺时，才比较重视立磨粉磨生料的研究开发工作。 在水泥企业的日常生产过程中，立磨是生产中的大型重负荷设备，它的正常运行对企业连续生产起到重要的作用，但是立磨减速机在运行中出现的故障前兆是隐性的，平常巡检不能及时被发现，往往是出了故障才知道，这对生产存在着严重的威胁，我公司和其他成员企业立磨减速机曾经就出现过故障。 针对上面的问题，我公司引进郑州恩普特“eM3000立磨震动远程监测与运行管理系统”，这是专用于立磨机组而设计的在线监测与故障诊断系统，克服了传统控制系统不能有效保护设备安全生产和设备安全的缺陷。 2 .故障诊断技术在立磨中的应用 2.1系统整体结构 采用集中控制架构，充分利用传感器、ICS3000数据采集器、工业计算机、服务器等有关技术，对所有运行状态性能参数、立磨系统性能参数进行集中、实时监测和分析诊断，支持远程诊断、短信报警、移动网页浏览等功能。系统拓扑结构如图 1。 图1 系统拓扑结构图 2.2故障诊断在立磨中的应用 我公司于2013年初在郑州恩普特设备诊断工程有限公司的协助下，成功完成了对关键设备立磨的故障诊断分析系统。故障诊断系统可以实时采集现场的振动监测信息、电气监测信息、工艺量数据，全方位实现对立磨运行状态的监测，并建立立磨运行状态评估体系和与之相适应的数据指标体系，最终可以通过多种分析方法实现对立磨设备的健康评估。 工程技术人员在网络浏览器的地址栏中输入http://<服务器IP 地址>:8080/eM3000v4，如在本机测试可用http://localhost:8080/eM3000v4，就可进入故障诊断系统的主界面。 立磨主减速机是水泥厂最关键的设备之一，其主要参数为：功率：1800KW；转速：1000r/m ；减速比：34.72；减速机输入轴：滚动轴承。其测点的布置如图2 所示 图2 立磨减速机测点分布图 从故障诊断的角度来看，轴承或齿轮的的特征频率标注功能非常实用，如图3 所示： 图3. 特征频谱 上图中，黑色的标注是系统自动产生的，只要把轴承型号、齿轮齿数输入系统，系统会在对应通道的频谱上自动标注该轴承的特征频谱，包括轴承的保持架、内圈和外圈特征频率及其倍频以及齿轮的特征频率。当该通道报警的时候，用此图来判断是轴承或齿轮的哪个部位引起的，可以直接定位轴承和齿轮故障。 从监测层面看，系统的多趋势分析是非常有用的一个功能。该功能把多个通道的趋势放在一块显示，并提供扫描线的功能。 多趋势分析可以同时调出多个监测量进行分析，这样便能准确的判断出设备的运行状况及故障信息。 图4是2013年3月24日到2013年4月5日的一段设备运行状况。在该趋势图中显示了磨盘转速、电机前段振动、减速机输入端垂直方向振动、减速机输入端水平方向振动、电机A 相电源电流。由图中可以看出，在减速机的输入侧有几个较大的振动脉冲。分别是水平方向的值最大达到18.389；水平方向的值最大达到12.898。而在电机的对应测点中，这些冲击信号则没有体现。说明水泥立磨减速机的负荷是冲击性负荷。这些冲击性都体现在减速机的测点中。在其对应的时间点查看电流等其它参数，并没有较大的变化。由此判断该脉冲应该是瞬时的机械冲击造成的，设备在这个时间段内的运行状况良好。通过多通道不同时间段的
振动监测参数及标准
机械设备振动监测参数及标准 一、振动诊断标准的制定依据 1、振动诊断标准的参数类型 通常，我们用来描述振动的参数有三个：位移、速度、加速度。一般情况下，低频振动采用位移，中频振动采用速度，高频振动采用加速度。 诊断参数在选择时主要应根据检测目的而选择。如需要关注的是设备零部件的位置精度或变形引起的破坏时、应选择振动位移的峰值，因为峰值反映的是位置变化的极限值；如需关注的是惯性力造成的影响时，则应选择加速度，因为加速度与惯性力成正比；如关注的是零件的疲劳破坏则应选择振动速度的均方根值，因为疲劳寿命主要取决于零件的变形能量与载荷的循环速度，振动速度的均方根值正好是它们的反映。 2、振动诊断标准的理论依据 各种旋转机械的振动源主要来自设计制造、安装调试、运行维修中的一些缺陷和环境影响。振动的存在必然引起结构损伤及材料疲劳。这种损伤多属于动力学的振动疲劳。它在相当短的时间产生，并迅速发展扩大，因此，我们应十分重视振动引起的疲劳破坏。 美国的齿轮制造协会（AGMA）曾对滚动轴承提出了一
条机械发生振动时的预防损伤曲线，如下图所示。 图中可见，在低频区（10Hz 以下），是以位移作为振动标准，中频（10~1000Hz ）是以速度作为振动标准，而在高频区（1KHz 以上）则以加速度作为振动标准。 理论证明，振动部件的疲劳与振动速度成正比，而振动所产生的能量与振动的平方成正比。由于能量传递的结果造成了磨损好其他缺陷，因此，在振动诊断判定标准中，是以速度为准比较适宜。 而对于低频振动，，主要应考虑由于位移造成的破坏，其实质是疲劳强度的破坏，而非能量性的破坏。但对于1KHz 以上的高频振动，则主要考虑冲击脉冲以及原件共振的影响。 3、振动诊断标准的分类
煤矿机电设备振动监测系统设计
ＤＯＩ：１０．１６５２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ１４－１１３４／ｔｈ．２０１９．０２．０９０ 总第１９０期２０１９年第２期机械管理开发 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＡＮＤＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＴｏｔａｌ１９０Ｎｏ．２，２０１９ 引言 随着煤矿机电设备应用的比例逐年上升，机电 设备的作用在煤矿生产中占据无比重要的位置，一旦机电设备发生故障，不仅会给煤矿带来无可估量的经济损失，甚至会造成人员伤亡。因此如何提前监测到机电设备的故障，是迫切需要解决的问题。振动作为机电设备工作状态的重要指标之一，通过建立振动监测系统，利用传感器监测机电设备工作过程中的振动状态，可预知机电设备工作是否正常。利用煤矿机电设备振动监测系统分析和处理功能，通过对设备运行状态信息的监测，而获得设备振动信号的数据，帮助技术人员提前预判机电设备工作状态是否正常，避免由于振动造成机电设备故障给企业带来损失［１］。1系统整体设计 实现振动监测系统的功能可以将其分为：信号采集模块、通信模块、存储模块和显示模块等。其硬件组成主要包括微处理器模块，传感器模块，输入／输出模块，存储器模块和通信模块等。振动检测系统的硬件结构如图１所示。2传感器选型 本系统需要利用传感器对机电设备的振动信号进行监测，对于振动信号的测量主要用到三种传感器：位移传感器、速度传感器和加速度传感器。位移传感器主要是监测机电设备的振动位移，该类传感器多采用非接触式测量。例如：电涡流传感器、电容式振动传感器、应变式振动传感器和光线式振动传感器等。速度传感器的工作原理是磁电式，将线圈安装在弹簧上，并随着设备振动而振动，线圈切割磁感线运动，输出速度与电压成正比。加速度传感器是一种能够感受加速度，并将其转换为可用的输出信号的设备。常见的加速传感器有电容式，电感式，应变 式，压阻式，压电式等。压电式传感器是一种应用较 为广泛的加速度传感器，其属于惯性传感器。压电式传感器的主要部件为压电陶瓷或石英晶体。当压电传感器中的加速度计受到振动力时，质量块加在压电原件上的力也随之变化，利用压电陶瓷或石英晶体的压电特性，将振动力产生的加速度转换成电信号输送为振动检测系统。通过对以上三种传感器的特性分析，可以看出位移式传感器和速度传感器大多都采用机械式或接触式测量，对振动的监测不能达到很好的效果。压电式加速度传感器利用压电陶瓷和石英晶体的物理效应，能够很好的监测机电设备的振动状态且压电式机电设备具有体积小，重量轻和性能可靠等优点，因此选用压电式加速度传感器。通过对市面上各种型号的压电式传感器进行筛选，决定采用ＨＫ９１ＸＸ系列传感器。该传感器的主要特性有：抗干扰、低阻抗输出、噪声小，通用电缆即可输出信号；稳定性高、抗周围环境侵蚀；安装简便、性价比高、适应多点测量。3微处理器的选择 微处理器是整个系统的运行中枢，负责对整个系统下达指令，其直接影响到整个振动监测系统的电路设计和监测性能。微处理器主要由寄存器堆、运 收稿日期：２０１８－０８－２９ 作者简介：刘伟（１９９１—），男，毕业于山西煤炭职业技术学院，主要从事煤矿机电方面的工作。 煤矿机电设备振动监测系统设计 刘 伟 （山西西山煤电股份有限公司西曲矿，山西 古交 ０３０２００） 摘 要：针对煤矿机电设备维护的现状和监测需求，提出一种机电设备振动监测系统，该系统能够实现对煤矿 机电设备运行过程中的振动进行数据采集并分析处理，最终实现对机电设备工作状态的监测功能。关键词：机电设备维护 振动 监测系统 中图分类号：ＴＤ４７；ＴＰ２７７ 文献标识码：Ａ 文章编号：1003-773X （2019）02-0214-02 图１各模块的组成及连接关系系统框图 温度传感器 压力传感器 加速度传感器 加速度 网关 压力 温度 温度、压力模拟量前段模块主控芯片模块 振动模拟量前段模块 数据采集工作站 ｉｎｔｅｒｎｅｔ 浏览器 浏览器 浏览器 浏览器浏览器远程监测中心部门负责人 ｉｎｔｅｒｎｅｔ 输 入端保护 信号滤波 信号调理放大 模拟数字量转换 数字量接口 模拟数字量转换 振动信号调理放大 数字量接口 振动信号滤波 输入端保护 信号补偿 ＳＤ卡状态显示按键输入ＪＴＡＧ调试接口 ＣＡＮ总线 ＲＳ－２３２ ＳＴＭ３２Ｆ１０３ 自动化技术与设计