旋转设备振动在线监测系统
利用OneproD设备构建在线振动监测系统
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２ ０ １ ４ 年第 １ 期 怠 第 １ ６ ７ 期
冶 金
动 力
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利用 Ｏ ｎ ｅ ｐ ｒ ｏ Ｄ设备构建在线振动监测 系统
旋转设备在线监测系统的设计
企 竺的提¨ 机删邂备运状井 － 产篓 ｜ 监关搜的行 田 訾 高 前 ｝算 ｌ 产 稳 十 竺 态
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Байду номын сангаас
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０ 引言 大型旋转设备是电 清 皇、煤炭、石泊ｆ Ｉ等许多工 ｔ
一种旋转机械振动检测系统的硬件设计
一种旋转机械振动检测系统的硬件设计作者：施阳阳等来源：《电子世界》2013年第11期【摘要】为了对旋转机械振动的进行实时在线监测，避免事故的发生，本文设计了用于监测旋转机械振动系统的硬件部分；系统以单片机作为核心CPU；系统具有参数测量、数据处理，并且能将数据传输到PC机的功能。
人们就能根据测试的数据可对机械设备做出客观的评价，为企业的生产管理提供依据。
【关键词】在线监测；振动测试；数据采集；系统设计旋转机械的振动信号反映了设备的运行状况。
机械在运动时，由于转子的不平衡、负载的不均匀、轴裂纹、轴弯曲、支撑条件不良等因素，总是伴随着各种振动。
机械振动在绝大多数情况下是有害的，振动往往会缩短机械的使用寿命，降低机器的性能并破坏其正常工作，甚至导致事故的发生给人类带来巨大的损失。
机械振动同时伴随着噪声，危害健康，破坏环境。
现代企业除了对各种机械设备有低振动和低噪音外，还需随时对机器的运行状况进行监测、分析和诊断，以便对工作环境的控制。
为了提高机械结构的抗震性能，必须进行机械结构的振动分析和设计。
这些都需要振动测试。
本文以此为基础设计了一种专用的振动信号检测系统，具有体积小、精度高、功耗低等优点。
1.系统检测原理如图1所示，当机器工作时所产生的振动信号通过传感器、积分放大电路、信号滤波、A/D采集后进入PC机，对采样信号作FFT变换，从而画出频谱图，通过观察振幅最大处的频率就可以观察振动物体运行情况。
此系统硬件包括数据采集模块、A/D转换模块、信号调理及通信模块、电源电路、复位电路。
电涡流传感器输出的信号一般在4-20mA左右，经过信号调理放大电路后，输出到A/D转换电路，由A/D完成模拟信号到数字信号的转换，再由A/D将转换后的信号输入到C8051F000单片机，由此单片机和PC通信，实现数据的采集。
2.系统硬件设计系统硬件主要包括前端信号高频滤波、低频积分放大电路和A/D数据采集。
在本系统中，高频滤波和低频积分在一个电路板上实现，A/D转换器完成信号模拟量到数字量的转变。
旋转机械在线状态监测系统开发
第２ ５卷第 ９期
Ｖｏ１ Ｎｏ９ ． ２５ ．
企 业 技 术 开 发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩ ＣＡＬ ＤＥＶＥＬ ＯＰＭＥＮＴ ０Ｆ ＥＮＴＥＲＰＲＩ Ｅ Ｓ
２０ ０ ６年 ９月
Ｓ ｐ．００ ｅ ２ ６
旋转机械 在 线状 态监测 系统开发
Ａｂ ｔ ａ ｔＴｈ ｓ ａ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｓ ｈ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｏ ｔ ｅ ｏ ｄ ｔｏ ｍｏ ｔｒｎｇ ｎ－ ｉ ｅ ＆ ｌｎｋ ｇ ｐ ｏｅ ｔｏ ｓ ｒ ｃ ： ｉ ｐ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｅ ｔ ｅ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｆ ｈ ｃ ｎ ｉｉ ｎ ｎｉ ｉ ｏ ｌｎ ｏ ｉ ａ ｅ ｒ ｔ ｃ ｉｎ ｓ ｓｅ ｙ ｔｍ ｏ ｒ ｔ ｔｎ ｍａ ｈ ｎｅｙ ｙ ｔ ｄ ｉ ｇ ｎ ｆ ｏａｉｇ ｃ ｉ ｒ ｂ ｓｕ ｙ ｎ ｏ Ｄ３５ ａ ｒ ｌ ｗｅ ． Ｉ ｍｐ ａ ｉ ａｌ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ａ ｒ ｍｅ ｒ ａ ｄ ０ ｉ ｂ ｏ ｒ ｔ ｅ ｈ ｔｃ ｌｙ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｆａ ｗｏ ｋ ｎ
中图 分 类 号 ： Ｐ ７ Ｔ２７
文献标识码： Ａ
文 章 编 号 ：０６ ８ ３ （０６ ０ —０ ２ ０ １０ — ９ ７ ２０ ） ９ ０２ — ３
Ｄｅ ｅｏ ｖ ｌ ｐｍｅ ｔ ｏ ｎ－ｌ ｃ ｎ ｔｏ ｏ ｉｏ ｉ ｙ ｔ ｍ ｆ ｎ ｆｏ ｉ ｎｅ ｏ ｄｉｉ ｎ ｍ ｈｅ ｒ ｔ ｔｎｇ ｃ ｉｅ ｙ
１ 系统总体结构
本 系统 是 一 个 集 数 据 采集 、 态 监 测 、 动 分 状 振 析、 故障诊断为一体的多任务信息处理 系统。为了
是电力 、 石化 、 冶金 、 山 、 矿 汽车等 同民经济重要部
门的 关键 设 备 ， 障其 安 全 、 定 、 期 、 负 荷 运 保 稳 长 满 行将 产 生 巨大 的经 济 效益 和社 会 效 益 。 一般 大 型机 组 成套 设 备 包括 众 多 环节 ， 响其 安 全运 行 的 因素 影 很 多 ， 机组 运 行 的过 程 状 态参 数 进 行监 测 与 分 析 对 是 判 断设 备 是 否正 常 运 行 ， 否存 在 潜在 故 障 及预 是 测 故 障发 展 趋势 等 问题 的有 力 手段 。 振 动 是 旋转 机 组 普遍 存 在 的 现象 ， 反 映设 备 是 运 行 状态 的一项 重 要 参 数 ， 动 的大 小 关 系到 旋转 振
基于LabVIEW的旋转机械转子振动监测系统
国际上唯一 的编译 型图形化编程语 言。主要用于 数据采 集 、 仪 器控制 、 据分析 等领域 ， 数 具有 直观 界面 、 便于 开发 、 调试 轻 松 、 于学 习和掌握 的特 点 ， 且具 有各种 仪器 驱动 程序 和 工 易 并
化进入软件系统进行显示 、 分析 以及存储等操作 。
具库 ， 硬件驱动 程序 可 以简 化编 程工 作 ， 含着 对 硬件 的 依靠 包 操作命令 ， 完成与硬件之 间的数据 传递 ， 以提高 开发效 率 ， 可 降
低开发成本 ， 为面向仪器编程 提供 了强有力 的支持 Ｊ 。通 过 基于 Ｌ ｂ ＩＷ 的转子振动监测系 统对旋 转机 械工作时 的振 动 ａＶ Ｅ 信 号进行检测分 析 ， 可以实 现在线 转 子的运 转状 况监 测 ， 为设
（） １
Ｙ ５５Ａ型 电荷放大器 、ＷＹ— Ｏ一 ０ 系列 电涡流位移传 感 Ｅ８２ Ｃ Ｄ ５０
器 以及光 电传 感 器。数据 采集 卡 选用 Ｐ Ｉ２ １ Ｎ Ｃ 一６ ２ Ｃ６ ２ ， ＩＰ Ｉ ２ １ 是一 款 低 价 位 多 功 能 Ｍ 系 列 数 据 采 集 （ Ａ 板 卡 ， 有 Ｄ Ｑ） 拥 ２ ０ｋＳ ｓ ０ ／采样率 ；６一Ｂｔ １ ｉ分辨 率 ；６通 道模 拟输 入端 ； １ ２路 １ ６ 位模拟输 出 （３ ／ ）２ 数字 １０线 ；２位计数 器 ， ８ ３ｋＳ ｓ ；４路 ／ ３ 为设 计、 测试 和控 制应用 中进 行数据采集提供 了高性价 比的解决 方
（ 东华大学机械工程学 院 ， 上海 ２ １ ２ ） ０ ６０
摘要 ： 采用传感 器和信 号调理技 术对旋转机械转子振 动 的各 种信 号进行 采集 、 处理 ， 并利 用 Ｌ ｂ ＩＷ 强大 的信 号 处 ａＶ Ｅ
汽轮发电机组振动在线监测系统失真原因分析及处理
Ｋｅ ｒ ｓ ｔ ｒ ｏ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒｕ ｉ ｏ ｌ ｅ ｍｏ ｉ ｒ ｇ ｖｂ ａｉｎ ｓｇ ａ ； ｉｔｒｉｎ ａ ａｙ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ： ｕ ｂ — ｅ ｅ ａｏ ｎ ｔ ｎ ｉ ｎｔ ｉ ； ｉ ｒ ｔ ｉ ｎ ｌ ｄ ｓ ｔ ； ｎ ｌ ｓ ； ｎ ｏｎ ｏ ｏ ｏ ｓ
FPGA在振动在线监测系统中的应用
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包 原 ， 黄挚雄
（．中南大学 信息科学与工程学院， １ 长沙 ４０７ ； ．中国水电碉司集团 中南勘测设计研究院， １ ５２ ０ 长沙 ４０ １） １ ４ห้องสมุดไป่ตู้ ０
滨： 哈尔滨工业 大学 ，０ ６ ２０ ． ［ ］穆立新 ， ５ 高智泉． 射频导纳式物位 计在石化仑 业 的应 用 ［ ］ 自动化仪表 ，０ ６ ２ （ ）５ —４ Ｊ． ２０ ，７ １ ：２５ ． ［ ］Ｒ ｖｒ ｒ Ｌ Ｍｅ ｅ Ｇ ｉｕｄＬ ｖｌ ａｕｅ ｅ ｔ ６ ｅｅ ｅ ｉ ｔ Ｆ， ｘ， ｉ ｒ ．Ｌｑ ｉ—ｅｅ Ｍｅｓｒｍ ｎ ｊ
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无线振动监测系统简介
淮安嘉可自动化仪表有限公司无线振动监测系统简介一、概述无线振动监测系统使用简单方便，稳定可靠，极大地节约了旋转设备振动监测中由于反复布设有线数据采集设备而消耗的人力和物力，广泛应用于工业现场振动加速度、速度数据采集和工业旋转设备振动在线监测。
无线振动监测系统由振动传感器、无线振动变送器、无线接收模块、数据转换器、数据服务器等等组成，无线振动变送器采集器振动传感器（加速度传感器或振动速度传感器）信号，采集后的数据经过无线变送器处理通过WIFI网络传输到下一级数据采集/处理装置，下一级数据采集或处理方式，有两种模式可选，根据不同工业现场或不同使用要求，可选任一种或者两种同时采用：其一、无线接收模块接收无线变送器的信号，然后经过数据转换器，转换成数据采集装置（DCS/PLC等）可以接收的标准电流4-20mA信号，供后续系统使用。
其二、无线接收模块接收无线变送器的信号，直接保存在服务器中，服务器连接网络，现场工程师可通过手机、电脑等便携或更直接的人机界面访问旋转设备的振动数据。
具体现场连接示意图（实际现场连接情况，视具体工业现场需求可做改动），如下：淮安嘉可自动化仪表有限公司二、功能与特点1、无线振动变送器（1）无线振动变送器采集通用振动传感器信号，并将振动数据转换传给无线接收模块。
（2）供电电压：8-24V或电池供电（3）可接入加速度传感器，速度传感器，或者一体化传感器，在订货前确认；（4）每个无线振动变送器最多可以接两个振动传感器；（5）数据上传间隔可设置；（6）量程可配置；（7）工作温度：-40℃ (85)（8）传输方式：WIFI协议，也可根据实际情况选配；2、数据转换器淮安嘉可自动化仪表有限公司数据转换器通过无线模块接收现场传输的数据，把接收的数据转换成电流信号，接入到DCS系统。
⚫将数据转换成4-20mA信号；⚫每个转换器可输出4通道4-20mA信号（即可采集四个振动测点的信号），如现场采集点数多于四个点多个数据转换器通过RS485级联；⚫供电电压：+24V(+/-10%)。
EN8000大型旋转机械振动监测分析故障诊断系统
• 故障诊断理论、技术的不断发展 和完善 • 传感器、信号分析和计算机技术的发展
第一层次ห้องสมุดไป่ตู้传感器
• 位移传感器：测量轴相对轴承的振动 • 速度传感器：测量轴承振动，经过一次软件积分或硬
件积分可以得到振动位移 • 加速度传感器：测量轴承振动，经过一次积分可以得
到振动速度，再经过一次积分可以得到振动位移。
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 12.1920 :03:042 0:03De c-2019 -Dec-2 0
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加强交通建设管理，确保工程建设质 量。20:03:0420 :03:042 0:03Saturday , December 19, 2020
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安全在于心细，事故出在麻痹。20.12. 1920.1 2.1920:03:0420 :03:04 December 19, 2020
谢谢大家！
英华达公司的质量方针 一流产品 精湛技术 顾客满意 持续改进
• 状态监测的必要性与可能性 • 系统的层次性
• 传感器 • 二次仪表 • 振动分析(人工诊断) • 专家系统
一、状态监测的必要性
• 维修制度从事故、定期向视情维修的转变 • 设备老化，故障率增加 • 大量新设备投运，容量增大，复杂性增加 • 提高经济效益
感谢新老用户对英华 达公司产品的厚爱，
谢谢大家！
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 12.1920 .12.19Saturday , December 19, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。2 0:03:04 20:03:0 420:03 12/19/2 020 8:03:04 PM
振动监测及故障诊断系TDM
振动监测及故障诊断系统(TDM)MMS6851旋转机械振动监测和故障诊断系统是徳国epro公司生产的MMS6000汽轮机监测保护系统的配套产品。
系统功能：∙实时在线数据采集∙振动信号分析∙机组运行状态识别∙报警、危险识别和事故追忆∙数据管理∙振动特征分析∙报表、图形打印输出∙转子平衡重量计算∙故障诊断功能∙系统上局域网∙远程通讯功能它广泛适用于电力、石化、煤矿和冶金等行业的大中型旋转机械，如：汽轮发电机组、水轮机、电动机、压缩机、泵和风机等。
系统可及时捕获振动故障信息，早期预告振动故障的存在和发展，大大地减少查找和处理振动故障的时间和为此而做的起/停机次数，有助于避免灾难性事故发生，具有显著的经济效益和社会效益。
系统采用Windows 2000作为操作平台。
数据管理采用ODBC开放式网络数据库结构，确保数据的快速存储和多用户的同时访问。
系统具有较完整的定制功能，如定制轴系图、修改测量参数（如采集频率、存盘频率、变转速间隔、模拟量标定）等。
系统具备网络扩展功能，可上电厂的MIS和SIS网，还可以进行远程通讯。
系统组成：通常情况下，MMS6851系统按上、下位机方式配置。
下位机MMS6851/10进行数据采集、存储、网络通讯；上位机MMS6851/20进行数据实时显示、数据分析、故障诊断、远程通讯。
一般情况下MMS6851/10放置在MMS6000 的机柜里，MMS6851/20放置在工程师站。
下位机通过RS-485通讯口与MMS6000汽轮机监测保护系统的RS485总线连接，获取MMS6000系统各测量模块的实时数据。
由于数据直接取自测量模块，无需中间处理，因而具有其它采样方式无可比拟的精度。
通过网卡、多口交换机与MIS和SIS连网。
上位机通过与下位机进行网络通讯而获得实时数据和各种历史数据，通过监视器和打印机实现图形、报表和故障诊断结果的显示和打印输出。
MTS8000振动监测和故障诊断系统简介
MTS8000振动监测和故障诊断系统简介旋转机械是工业应用最广泛的机械，是众多行业的关键设备，这些设备一旦发生故障，将造成巨大的经济损失。
这就要求我们必须对这些设备进行状态监测和故障诊断。
目前国内外对于旋转机械的状态监测系统有以下两种：在线状态监测系统和离线状态监测系统。
仪表监测的主要目的是对机械的运转状态给予准确的判断并做出相应的处理，然而由于仪表与操作员之间的交互能力以及大容量数据分析的能力相对于计算机的差别，使得状态监测系统的应用尤为重要。
大型旋转机械应用在工业现场的许多领域，如：火电厂、水电站、大型泵站、风力发电机组、冶金、石化等。
这些设备一般都是该行业的关键设备，一旦发生故障不仅给企业带来巨大的经济损失，甚至威胁人身安全，生产也将会被迫中断。
因此提升这些设备的信息化管理水平，对企业来说势在必行。
据了解，针对工业企业旋转设备管理所面临的问题，目前主要有北京长城华瑞科技有限公司推出的MTS8000在线状态监测与故障诊断系统。
MTS8000系统是一种高速、全自动、设备无关性的机组运行状态在线监测系统，是长城华瑞最新研发生产的一种集原始信号处理与过程量数据处理于一体的在线状态监测与故障诊断系统。
主要应用于电力、石化、冶金等工业领域中的大型旋转机械设备，适用于水轮发电机组、汽轮发电机组、风力发电机组、大型泵站、电机、水泵、齿轮箱和滚动轴承等机械的在线振动监测分析和故障诊断。
据介绍，MTS8000系统可自动连续地采集与设备安全有关的主要状态参数，并自动形成各种数据库；能够自动识别设备的运行状态，预测和诊断设备的故障；能够实时采集、存储和分析机组运行的状态信息，直观地反映出机组运行的临界状态和平衡状态。
用户通过本系统可以预先诊断机组的运行情况，对机组在运行过程中产生的不正常现象（如：转子不平衡、不对中、轴承损坏、机架松动、轴弯曲以及轴裂等）可以较早的发现，尽早提示用户有针对的检修，从而减少损失。
MTS8000系统具有多种输入输出接口，可以与其他振动监测仪表厂家的设备连接，其接口兼容性较好。
基于虚拟仪器的旋转设备在线监测系统的设计
第 ２ 卷第 ３ ５ 期
Ｖ０． ５． １２ Ｎｏ． ３
西 华 大 学 学 报 － 自 然 科 学 版
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＸｉ ｕ ｉｅｓｔ ・Ｎａｕ ａ Ｓ ｉ ｃ ｏ ｒ ａ ｏ ｈ ａＵｎｖ ｒｉ ｙ ｔ ｒｌ ｃｅ ｅ ｎ
２０ ０ ６计 ４ Ｊ Ｉ 个
电 （ ｛ 电流 （ 卡 ） ３抖 ） ３｝ Ｉ ＝
图２
测 系统硬件框 图
作者简介 ： 陈朝霞（９９）女 ， 省荆 州市人 ， １７ ， 湖北 讲师 ． 硕士 ， 主要从事虚拟仪器的研究 和开发 工作 。Ｅｍ ｉｎｗ ｙ６２＠ ∞ｈ． Ｉ ．ａ ： ａ ５ ｌｏ ｕＣ Ｉ ＯＩ
（） ２ 倒谱分析 ：倒谱是对数幅值谱 的频谱” 它 “ ， 可 以提供许多频谱 图难以捕 捉的信息 ， 幅值谱上 如 的周期分量， 系统周期环境的干扰及边带等 。
靠运行 ， 能对设备进行有效 的状态监测与诊断 ， 能准 确及时的报告设备 的故障隐…患 ， 能随时提供完整
的监测 报告 。
时保证实时性 ， 同步性 和时序性。虚拟仪器具有强 大的数据处理能力 ， 当前测控领域 的技术热点。 是
数据采集 、 处理和显示等都 可以通过 自定义的虚拟 仪器组合来实现 ， 具有很好 的灵活性 ， 可以节省系统 开发和集成 的时间Ｌ 。笔者从事计算 机在线故 障 ２ ３
监测与诊断技术的应用研究工作 ， 近来又开发 了某
厂主电机组在线监测系统。现 以此为例 ， 明系统 说 的硬件构成 、 软件设计及重要功能。
１ 系统 的硬 件构成
该系统主要监测轴承的振动量 、 轴心轨迹 、 的 轴 转速以及电机组的电压和电流 ， 中轴心轨迹 、 的 其 轴
＝ 二＝ 回］ ＝ ＝＝ ｊ
旋转设备在线监测与故障分析判断
旋转设备在线监测分析与故障判断作者：邓华伟单位：攀工西分维检五部摘要：旋转设备故障的产生，其最显著的特点是设备各组成部分或零部件之间配合间隙的破坏，而配合间隙的破坏主要是由于配合表面不断受到摩擦、冲击、高温和腐蚀等作用而产生磨损的结果，这样就使受力部位的零部件形状、尺寸、金属表面层（化学成分、机械性能、金相组织）发生了改变，从而降低了精度和应有的功能。
一、概况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。
攀钢做为国内大型钢铁企业，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、旋转设备磨损规律分析及判断1、旋转设备磨损规律分析旋转设备在试运转后，即为正常工作的开始，正常工作终了时，即进入事故磨损时期，正常工作期间如果受到突发的、过早的、迅速增长的磨损将会很快进入事故磨损时期，加速设备损坏，势必会发热、振动、异响。
如图1-1所示旋转设备磨损的典型曲线。
这条曲线具有三个明显的阶段，分别表示不同的工作时期。
O1A段为初期磨损时期，即新组合部位的试运转磨合过程，表示组合部位在工作初期具有较大的磨损，部件最初的水平度受到了破坏，在油膜或其它作用下将形成新的结合面，曲线趋近A点时磨损速度逐渐趋近平稳。
AB段为正常的磨损阶段（或叫正常运转周期），组合部位磨损成曲线均匀上升，当部件工作时间超过t2时，磨损量将会逐渐加大。
经过B点后，磨损量重新开始急剧增长，BC段为事故磨损阶段，由于间隙过大，润滑油膜被破坏，磨损强烈，这时如果继续工作可能发生设备意外的故障。
2、测振分析（1）振动位移（振幅）分析测振仪起到对在线旋转设备监测数据的采集，通过对采集部位数据进行技术性分析，是初步判断设备故障造成原因的一种方法。
利用OneproD设备构建在线振动监测系统
利用OneproD设备构建在线振动监测系统王延明【摘要】There are a lot of large rotating machines in the energy system of steelmak-ers, including air compressor, air blaster, pressurizing machine and air separator, which exert difficulties for realtime effective monitoring due to scattered layout. To better monitor, diag-nose and analyze the operation state of these machines, an online vibration detection diagno-sis and analysis system was established.%钢铁企业能源系统大型旋转机械较多，包括空压机、鼓风机、加压机、空分等。
这些设备对生产较重要，但是其分布较为分散，导致进行实时有效的监控诊断分析较为困难。
为了更好的监测诊断分析这些设备的运行状况，特此构建在线振动监测诊断分析系统用于大型旋转机械在线状态诊断分析。
【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P57-59,63)【关键词】在线振动;监测;赫斯曼【作者】王延明【作者单位】首钢京唐钢铁联合有限责任公司能源与环境部，河北唐山 063000【正文语种】中文【中图分类】TP3111 引言我们根据京唐钢铁公司能源部的设备情况，利用OneproD系统搭建一套在线振动监测系统用于大型旋转机械振动及过程参数的在线监测。
本系统是以新一代OneproDXPR网路化设备状态监测及故障诊断系统为主体，即法国01db网络化XPR设备状态监测及故障诊断软件/Oracle数据库软件和数据采集系统组成。
振动监测系统在旋转机械上的应用研究
Ｃｉ ｗ ｅｎｏ—ａ ｏ ｃ ｈａ ｅ ｃ ｏ—ｓｎ— ｄ ｔ ｎＮ Ｔ ｈ —ｉ ｄ ｕｓ ｌ ｅｕ Ｐ ｇ 兰 ｒ ＿
振动监测系统在旋转机械上的应用研究
敬 明永
（ 湛江 ， 湛江南海西部石油合众近海建设有 限公 司 广 东 湛江 ５ ４０ ） ２ ０ ０
摘 要 ： 国提 出振 动监 测也 有 ３ 我 ０多年 的历 史 ， 由于 国 内设 备机 组 振 动 的特殊 性 ， 因而在振 动 监测 故 障诊 断 方法 、 障机理 的研 究方 故 面 ， 有 独特 的见 解 。 具
采集 多种 振值 和 百线 谱 、 波形 ； 处 理 中心 数据 软件 是连 接其 余 各软 件 的 中间软 件 ，其 主要 功能 是将 实 时采集 的数据 与报 警值 、危 险值 作 比较 ；设 备 监控 软件 的主要 功能 是实 时监 测设备 各部 件 健康 状 态 ，频 谱 法发 现早 期部 件 缺 陷 以及 进 行 中长期 历史 趋 势分 析等 。组 态 监测 软件 的 主要 功能 是 图形 化实 时显 示设 备 的振 值和 报 警状 态 ；故 障 诊 断专 家系 统主 要 是进 行离线 的分 析 和诊 断工作 。 二 、振 动检 测 系统在 旋 转机械 是 由转 动部 件 和非转 动 部件 构 成的 ， 比如 汽 轮 机 、 电机 、 缩 机 组 、 动 发 压 电 机 、 轮机 、 空发 动 机等 设备 。主要构 成 部 水 航
件有 转子 、 转 子 的轴承 （ 动轴 承 ）定 子 支承 滑 、 或机器 壳 体 、 轴器 等 。 连 转速 范 围一 般 为几 千 ｒ ｎ 几万 ｒ ｉ 间 ，旋转 机 械 的关 键 部 ／ 到 ｍｉ ／ ｎ之 ｍ 件 是 运 动 部件 ， 要 由轴 承座 １或 壳 体 ） 主 （ 和 轴 瓦 ２ 成 ， 图 ２ 图 ３ 由于旋 转机 械 的结 组 如 、 。 构 、 部 件加 工 、 零 安装 方 面 的缺 陷 ， 得 机 器 使 在运 行 时引起 振动 。 １旋 转机 械的振 动 主要有 ： 、
TDM系统管理及使用
由于TDM系统每秒采集一次的 数据量庞大，系统会定期删除， 同时TDM系统数据库出现故障可能 导致存储的数据丢失，因此现场 应定期备份TDM历史数据，尤其是 故障时间段的数据和报警数据。
TDM系统应制定定期检查和维 护制度，并严格执行。
TDM系统与电力企业其他设备 一样存在发生故障的可能，如其 无法正常工作，将不能采集振动 数据，为故障诊断带来不利影响。
因此只能依靠TDM系统的历史 数据进行故障的分析诊断。
通过故障过程中振动与高压 调节汽门开度趋势对比及频谱中 低频成分占主要成分的特征，分 析出振动故障为汽流激振。
高调汽门开度
振动幅值 振动与高调汽门开度趋势图
பைடு நூலகம்
1X轴振频率-幅 值-时间三维图
2X轴振频率-幅 值-时间三维图
因此TDM系统对汽轮发电机组 故障诊断和安全稳定运行至关重 要。
TDM系统的使用
1.TDM系统介绍
TDM（TURBINE DIGNOSISMANAGMENT）系统，旋转 机械诊断监测管理系统。
火电企业中TDM系统一般是指 汽轮发电机组振动在线监测故障 诊断系统，某些企业的TDM系统也 接入汽动给水泵组的振动信号。
机组DEH和DCS系统显示的机组振 动数据只有通频幅值，其表示的是机 组的实际振动情况，无法提供振动的 详细信息。而TDM系统可以提供振动 数据的频谱、波德图和间隙电压等详 细信息，对故障诊断和消缺提供可靠 依据。
轴心位置图：当转子转速变 化时，油膜厚度也会相应变化， 因此轴心位置的变化形成一条连 续的曲线，这就是轴心位置图 （轴心静态轨迹）。
轴心轨迹图：转子转动过程 中受离心力和汽流力的作用，产 生圆周运行-涡动，涡动轨迹即为 轴心轨迹图（轴心动态轨迹）。
一种大型旋转机械远程在线监测和故障诊断系统
⑨ ③ 第 ⑨ 年 期 总 晷 第 毋期
一 大 旋转 械 程 线 测 故 诊 系 种 型 机远 在 监 和 障 断 统
ｌ ｌ
新Hale Waihona Puke 技市 一种大 型 旋 转机 械 远 程在 线 监测 和 故 障诊 断 系统
障诊断技术为核心 ， 对异常数据 ， 进行故 障精 密分析与 智能 自动诊断 ， 可靠的诊 断结论 。 提供 同时与企业 的使 用环境 、 工况 、 管理体制 等密切 相关 。本文简要介绍冶
强大 的诊断功能 ： 与离线测振表相 当的谱线数 ， 启 停 机 同步 图谱 显示 ， 互式 专家 系统 ， 断案例及 报 交 诊
表 自动生成 ， 方便 了诊断工作 。
任一 地方． 进行数据 的存贮与管理 、 据的网上传输 与 数 发布 ， 负责对各 监测分 站 的设 置 与管理 ， 以及其它 的
的关联也越来越 大 ，也带来 了机械设备相应 出现突发
性故 障率 高 、 停机损失大 、 维修费用高 、 维修周期 长等
一
系列问题。 为了确保 大型机械 的正 常运行 ， 并使其发
挥最佳技术 陛能 ，许多生产企业和科研机构对设备 的 故障发生 的规律 、 机理 、 象进行研究 ， 运用故 障诊 现 并 断技术对设备进行监测 和诊断 ， 达到预 防的 目的。 国际上对诊 断技 术 的研究 和应 用 已进入 了第 三 代 。我国的大专 院校和某些 国外驻华机构也纷纷开发 出适合 中国国情 的设备状况监测 和故 障诊断系统 ， 尤 其是针对大 型旋 转机械 （ 大型发 电机组 、 如 压缩机 、 透 平机 、 风机 、 电动机 、 电力供 配电设备 、 冷设备等 ） 制 的 监 测和诊 断系统 ， 已广泛用于机械制造 、 汽车 、 造船 、 石 油、 化工 、 山、 矿 冶金 、 电力 、 矿 、 工 、 煤 轻 纺织 、 空等各 航 类 机电设备 的预知维修和故障诊断 ，同时也可以用于
SK系列旋转机械振动监测分析仪
z 输入通道间相互影响: -130dB@1kHz z 内部采样时钟：12.8MHz
精度：好于±100ppm z 输入阻抗：1 MΩ； z 信号藕合方式：DC z 抗振(工作状态)：
随机IEC60068-2-64 5grms,10~500Hz 正弦IEC60068-2-6 5g, 10 ~ 500Hz z 工作温度-40 ~ 70℃，存储-40 ~ 85℃
幅值匹配：0.015dB@1kHz 相位匹配：0.02°/kHz(典型)；0.04°/kHz(最大) 输入通道间的相互影响: -105dB@1kHz 相位线性度：±0.05°@20Hz ~ 46.4kHz 转速测量：任何一个测量通道都可接入转速脉冲，进行转速测量。 工作温度： -30℃ ~ 70℃、湿度：0 ~ 95%(非凝结) 安全符合：IEC 61010-1, EN 61010-1、UL 61010-1, CSA 61010-1 电磁兼容符合：EN 61326-2-1 (IEC 61326-2-1): Class A emissions;Basic immunity、EN 55011 (CISPR 11): Group 1, Class A emissions、AS/NZS CISPR 11: Group 1, Class A emissions
典型：0.05 dB (±0.5%) @25℃±5℃ 最大：0.03 dB (±0.34%) @-40 ~ 70℃ z 通道一致性： 幅值匹配： 0.01dB(典型)；0.01dB（最大）
TDM系统
TDM系统TDM系统即：TDM（TURBINE DIGNOSIS MANAGMENT）旋转机械诊断监测管理系统。
在电厂中一般是指汽轮发电机组振动在线状态监测和分析系统一、什么是TDMTSI可以对机组的运行起到基本的监测和安全保护作用，但TSI缺少对机组振动数据的深入挖掘，TDM的主要作用在于对机组运行过程中的数据进行深入分析，获取包括转速、振动波形，频谱、倍频的幅值和相位等故障特征数据，从而为专业的故障诊断人员提供数据及专业的图谱工具，协助机组诊断维护专家深入分析机组运行状态。
二、TDM要接受哪些信号？轴振动：3500系统轴振动的缓冲信号由3500/20模块的后背板的2个25针插头引入智能高速数采箱。
键相：3500的键相信号由25模块后面的缓冲输出引入智能高速数采箱。
偏心、轴位移、胀差、主汽温度、主汽压力、有功功率、无功功率、润滑油压通过4-20MA信号引入。
三、系统主要功能1 实时监测: 以监视图、轴系仿真运动图、棒表、数据表格、曲线等方式实时动态显示所监测的数据和状态;能够自动识别盘车、升降速、定速、带负荷和正常运行等状态。
2 趋势分析: 可分析任一个或多个参量相对某个参量的变化趋势，其中横轴和纵轴可任意选定,时间段可任意设定。
3报警、危急状态的识别和事故追忆（包括动态数据），设有事件数据库，可追忆事故前5分种和事故后10分钟的详细数据。
4 振动分析: 具有强大的振动分析功能,包括;1) 时域分析:波形、幅值、轴心轨迹、轴心位置;相关趋势分析(振动特性值与过程量之间的关系曲线);轴系仿真图(形象直观显示各轴承之间的动态轨迹);2) 频域分析:频谱、相位、瀑布图(包含波形和相位); 频谱靶图、矢量靶图;3) 变速过程;伯德图、极座标图、级联图。
5故障诊断可诊断的故障有不平衡、初始弯曲、对中度不好、轴瓦不稳定、油膜振荡、汽流激振、电磁激振、参数激振、摩擦、轴承座松动、共振和高次谐波共振；系统要有故障诊断知识库，允许用户添加、修改各种规则。
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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：YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统灵敏度：100mV/g加速度量程：0.1〜100mm/2旋转设备系统管理后台三、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：IEPE4YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统速度量程：0.1〜250mm/s位移量程：1〜3000卩m频率范围：0.3 〜12000Hz （土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：v 100Q激励电压：DC24V温度范围：-40〜+80 C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YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统灵敏度：100mV/g加速度量程：0.1〜100mm/26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。
每个通道的量程为土 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 言号处理技术，使YT-400具备极低的采样噪声，在IKsps 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Server 03/Server 08/Wi n2000/XP/WIN 7/WIN 8 等操作系统下，支持 VB, VC, C++Builder, Dephi ，LabVIEV y Matlab 等大多数编程语言。
主要技术参数： 输入通道4路同步采集通道支持IEPE (ICP )类传感器BNC S 线端子交流输入IEPE 调理输出电流：恒定4mA 驱动电压：24VYOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统隔直电容：10微法电压量程采样率128K、64K、32K、16K、8K、4K、2K、1K八档可调分辨率128K采样率下，噪声峰峰值＜ 400微伏，无噪声分辨率15.7bit ;噪声有效值＜ 60微伏，有效分辨率18.6bit，信噪比103dB;64K采样率下，噪声峰峰值＜ 250微伏，无噪声分辨率16.2bit ;噪声有效值＜ 38微伏，有效分辨率19.0bit，信噪比105dB;32K采样率下，噪声峰峰值＜ 150微伏，无噪声分辨率17.0bit ;噪声有效值＜ 23微伏，有效分辨率19.8bit，信噪比109dB;16K采样率下，噪声峰峰值＜ 100微伏，无噪声分辨率17.7bit ;噪声有效值＜ 16微伏，有效分辨率20.6bit，信噪比113dB;8K采样率下，噪声峰峰值＜ 70微伏，无噪声分辨率18.4bit ;噪声有效值＜ 10微伏，有效分辨率21.3bit，信噪比115dB;4K采样率下，噪声峰峰值＜ 50微伏，无噪声分辨率18.6bit ;噪声有效值＜ 9微伏，有效分辨率21.5bit，信噪比117dB;2K采样率下，噪声峰峰值＜ 40微伏，无噪声分辨率18.9bit ;噪声有效值＜ 6微伏，有效分辨率21.8bit，信噪比121dB;1K采样率下，噪声峰峰值＜ 35微伏，无噪声分辨率19.0bit ;噪声有效值＜ 5微伏，有效分辨率21.9bit，信噪比123dB;YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统-10.5V 到+10.5V缓存DAQ Buffer: 192K Bytes8四、后台监测软件4.1软件功能后台软件实现的功能如下图所示:旋转设备振动在线监测系统FIFO 1K Bytes故障预测诊断异常告警管理状态数据分析异常告警分析异常告警监视状态综合分析运行负载分析■振动频谱分析■转动部温度分析齿轮喷射润滑分析4.2系统主要功能概述(1) 实时状态监测在旋转设备示意图相应监测部位实时显示设备振动峰峰值， 及时反映设备当前运转情况和运行状态。
点击监测点可进一步显示每个监测点振动变化曲线以及 频谱图下图为振动频谱时域图案例:下图为实时状态图案例:7='loo—• m» y 辛M 韵144・M *!□■■■ ttj -M4a>#WB*fKODD 1球廉机状态在拔JRM呆婉(2)异常告警管理在实时状态监测时对状态数据进行阈值分析，超出阈值或装备规格标准时自动进行异常告警，在实时监测图中通过变化红色告警提示，可以以声音形式提示用户。
提供对历史告警数据进行查询、分类统计和比较。
(3)振动数据分析通过对历史状态数据的分类、梳理和模拟，进行时序分析直观描述，对设备状态及变化趋势进行分析，绘制趋势曲线，来展现设备状态重要数据点的变化情况。
下图为监测数据拟合图案例：(4)故障预测诊断根据预先设置的故障线阈值和劣变规律，进行劣化倾向的定量化管理，基于在/离线数据分析对象设备的劣化倾向程度和减损量的变化趋势，通过周期性对设备劣化倾向进行检测记录，按时间绘制成图表和曲线，拟合其变化趋势，预测最佳检修周期和更换周期，为制定设备检修计划提供依据。
根据旋转设备的部件参数和运行参数(转速/轴承类型及型号/齿轮齿数等)，自动计算出轴承内圈、外圈、保持架、滚动体的故障频率，结合轴承水平、垂直、径向的时域波形和频谱波形，判断可能故障，如不平衡、不对中、松动、齿轮磨损等；并结合专家数据库中前期积累的知识和经验等数据，为有效地诊断轴承的故障提供参考。
(5)系统管理提供对旋转设备及监测部位、技术参数等基本信息维护，提供对采集网络、采集周期等采集基本信息维护，提供对系统用户及权限配置等系统基础功能。
五、实施单位简介合肥优尔电子科技有限公司，是由中国科技大学多名博士基于科研成果产业化发起并组建的创新型企业，位于合肥高新区国家大学科技园，系国家“高新技术”企业和安徽省“双软认证”企业，公司管理体系通过GB/T19001-2008/ ISO 9001:2008认证，并且正在按照CMMI 1.3集成模型框架管理和改进工程过程，建立咼标准、咼效率、低成本的软件成果产业化机制。
企业致力于能源电力、化工建材和冶金制造等工业企业信息化与工业化融合技术开发应用，拥有多项核心技术成果和数十项自主知识产权，具有高水平的系统技术集成能力和嵌入式产品开发经验，其专业技术处于国内领先水平。
企业主要产品为：工业一体化智能巡检仪、分布式无线采集器、无线数据中继器、数据收发器、综合环境数据探测器等工业移动计算终端，并基于专业化终端产品为用户定制工业设备点巡检系统、设备状态监测与故障诊断系统、企业能源管理系统、煤场数字化及燃煤优化配比管理系统、设备远程监测系统等应用方案与工程实施。
作为中国科技大学数据融合实验室的校外基地，企业建立了完备的“产学研” 技术开发体系，拥有学风严谨、技术精湛的研发团队，在涉及工控信息化领域的多个研究方向具备学科领头和创新能力。
多数员工具有电子信息工程、计算机科学技术和工业控制与自动化等方向良好的教育背景和从业经验。
在对业务及需求不断深入理解的基础上，快捷并针对性地为用户提供专业的信息化整体解决方案和周到的技术服务。
通过精心研发和细微服务，企业陆续推出的产品与技术分别在多家大型国企投入应用，接受长期运行考验，充分满足了用户需求，提高了生产管理效率，获得了普遍赞誉。
企业仍将不断努力进取，加快先进技术的产业化实施，全心全意为用户服务，为中国工业企业的现代化转型竭尽全力。
单纯的课本内容，并不能满足学生的需要，通过补充，达到内容的完善教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。
教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。