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、服务器机和管理端组成。
系统拓扑如下图所示：
无线自组网系统管理后台
旋转设备
工业局网
关联工控系统
TCP/IP
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：
●灵敏度：100
●加速度量程： 0.1～100²
●速度量程：0.1～250
●位移量程：1～3000μm
●频率范围：0.3～12000（±10%)
●谐振点: 27
●分辨率： 0.001g
●非线性：≤1%
●横向灵敏度：≤3%
●恒定电流：4
●输出阻抗：＜100Ω
●激励电压：24V
●温度范围：-40～+80℃
●放电时间常数：≥1秒
3.2振动采集器
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传感器的输出信号。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128，并能保证实时传输到后台服务器进行显示与分析。通过高性能和先进的信号处理技术，使400具备极低的采样噪声，在1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400能够满足科研与生产中高端信号监测的需要。
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03
082000 7 8 等操作系统下，支持, , , ，，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（）类传感器
➢接线端子
➢交流输入
调理
➢输出电流：恒定4
➢驱动电压：24V
➢隔直电容：10微法
电压量程
➢-10.5V到+10.5V
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15.7；噪声有效值< 60微伏，有效分辨率18.6，信噪比103；
➢64K采样率下，噪声峰峰值< 250微伏，无噪声分辨率16.2；噪声有效值< 38微伏，有效分辨率19.0，信噪比105；
➢32K采样率下，噪声峰峰值< 150微伏，无噪声分辨率17.0；噪声有效值< 23微伏，有效分辨率19.8，信噪比109；
➢16K采样率下，噪声峰峰值< 100微伏，无噪声分辨率17.7；噪声有效值< 16微伏，有效分辨率20.6，信噪比113；
➢8K采样率下，噪声峰峰值< 70微伏，无噪声分辨率18.4；噪声有效值< 10微伏，有效分辨率21.3，信噪比115；
➢ 4K采样率下，噪声峰峰值< 50微伏，无噪声分辨率18.6；噪声有效值< 9微伏，有效分辨率21.5，信噪比117；
➢2K采样率下，噪声峰峰值< 40微伏，无噪声分辨率18.9；噪声有效值< 6微伏，有效分辨率21.8，信噪比121；
➢1K采样率下，噪声峰峰值< 35微伏，无噪声分辨率19.0；噪声有效值<
5微伏，有效分辨率21.9，信噪比123；
缓存
➢：192K
➢：1K
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
状态数据分析
系
统
管
理
故
障
预
测
诊
断
异
常
告
警
监
视
转动部温度分析劣
化
倾
向
分
析
轴
承
故
障
诊
断
采
集
周
期
设
置
用
户
及
权
限
管
理
齿轮喷射润滑分析振
动
频
谱
分
析
故
障
预
测
及
预
警
故
障
及
检
修
管
理
状
态
综
合
分
析
异
常
告
警
管
理
异
常
告
警
分
析
运
行
负
载
分
析
监
测
设
备
管
理
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。
下图为实时状态图案例：
