風機在線振動檢測與故障診斷系統(tǒng)

1、風機在線振動檢測與故障診斷系統(tǒng)說明書中國華電南京農(nóng)網(wǎng)城網(wǎng)工程有限公司2007.61、項目設計遵循標準及規(guī)范振動狀態(tài)監(jiān)測部分參照GB/T 19873.1-2005/ISO 13373-1:2002機器狀態(tài)監(jiān)測與診斷 振動狀態(tài)監(jiān)測；有關(guān)電氣裝置的實施參照GB50255-96電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范；有關(guān)自動化儀表實施參照GB50093-2002自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范及DLJ 279-90電力建設施工及驗收技術(shù)規(guī)范（熱工儀表及控制裝置篇）；其余部分參照中國華電南京農(nóng)網(wǎng)城網(wǎng)工程有限公司企業(yè)標準。1.1 系統(tǒng)目標基于對鋼鐵企業(yè)現(xiàn)狀的了解，并結(jié)合對未來在線監(jiān)測系統(tǒng)的期望，我們擬訂如下系統(tǒng)目標：

2、    1、實時監(jiān)測    以機組結(jié)構(gòu)示意圖、棒圖、數(shù)據(jù)表格等方式實時顯示所監(jiān)測的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并以不同顏色進行聲光報警顯示。    2、趨勢分析    對采集到的振動、軸位移等參數(shù)進行趨勢分析，能根據(jù)標準值的限定范圍實現(xiàn)劣化分析，并結(jié)合標準信息提供設備檢修指導，同時劣化曲線應能導出成電子文檔或圖表形式。    3、振動分析包括時域分析（波形、幅值）、相關(guān)分析（自相關(guān)分析、互相關(guān)分析）、頻譜分析（頻譜、相位）、矢譜分析、矢功率譜分析、進動譜分析、全

3、信息分析、軸心位置（穩(wěn)態(tài)）、倒譜分析、時頻分析等。    4、數(shù)據(jù)庫管理    系統(tǒng)能自動生成各種數(shù)據(jù)庫，包括歷史（分鐘、小時、天、月、年）、啟停機、報警、事件及特征數(shù)據(jù)庫等，并能自動進行維護，對過期數(shù)據(jù)自動清理，對特殊數(shù)據(jù)進行保護和備份。    5、黑匣子功能    系統(tǒng)設有黑匣子數(shù)據(jù)庫，能追憶和分析報警前后有關(guān)的詳細數(shù)據(jù)。    6、故障診斷    能診斷機組的常見故障，包括不平衡、不對中、基礎(chǔ)松動、油膜渦動、轉(zhuǎn)

4、子碰摩等十六種常見故障。    7、報表打印    8、網(wǎng)絡通訊   公司及分廠的有關(guān)領(lǐng)導和技術(shù)人員都可以通過瀏覽器隨時查看機組的運行狀態(tài)和進行各種分析、診斷?？膳c現(xiàn)場智能儀表、DCS系統(tǒng)和MIS系統(tǒng)通訊。1.2 故障診斷的目的l 確定機器繼續(xù)運行的時間。l 確定機器發(fā)生故障的嚴重程度。l 確定機器繼續(xù)運行是否有危險。l 通過診斷，對部分異常通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)進行減振。l 確定機器解體檢查的部位。l 只有需要修理的時候才實施修理。l 最大限度地降低設備維修費用，避免設備因過剩維修帶來的設備損壞。2 、系統(tǒng)簡介設備遠程

5、監(jiān)控與運行管理系統(tǒng)是中國華電南京農(nóng)網(wǎng)城網(wǎng)工程有限公司匯集多年對旋轉(zhuǎn)機械故障機理和動力學特性研究成果而向市場推出的高智能、高可靠的工業(yè)級設備在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，包括采用嵌入式技術(shù)和多CPU技術(shù)設計的高智能全自動主動數(shù)據(jù)采集單元、基于獲得國家科技進步獎的矢譜分析技術(shù)的全序列分析方法，涵蓋了穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)和非平穩(wěn)態(tài)分析，配合可視化主動數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)，向用戶提供了與機組運行狀態(tài)最接近的圖譜信息、基于智能混合技術(shù)的故障診斷專家系統(tǒng)和穩(wěn)定的網(wǎng)絡支撐、開放型關(guān)系數(shù)據(jù)庫幾個組成部分。數(shù)據(jù)采集單元實現(xiàn)將機組的振動模擬信號采集，其采集模式根據(jù)不同的狀態(tài)（正常、報警、危險等）自動轉(zhuǎn)換，并具備完善的數(shù)據(jù)預處理功能，既保

6、證了采集數(shù)據(jù)的正確性和完整性，也可以充分發(fā)揮系統(tǒng)硬件資源功效。采集并經(jīng)預處理的數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)的服務器數(shù)據(jù)庫中，供監(jiān)測、分析和診斷系統(tǒng)調(diào)用，可實現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)的全功能瀏覽。信號分析方法提供了穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)和非平穩(wěn)態(tài)分析方法，組合功能達到30種左右。系統(tǒng)采用了基于獲得國家科技進步獎的矢譜分析技術(shù)作為技術(shù)依托，可以向用戶提供唯一性的源數(shù)據(jù)，為后續(xù)故障診斷系統(tǒng)的高效發(fā)揮提供了技術(shù)保障。故障診斷專家系統(tǒng)可自動診斷16類旋轉(zhuǎn)機械常見故障，并提供相應的修正建議措施。故障診斷系統(tǒng)具備自學習功能，采用了支持向量機技術(shù)構(gòu)造自學習系統(tǒng)，可實現(xiàn)在小樣本條件下甚至正常數(shù)據(jù)樣本條件下的高效自學習。網(wǎng)絡系統(tǒng)可以采用用戶指定的

7、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，也可采用Linux作為網(wǎng)絡支撐環(huán)境。3、系統(tǒng)的基本功能3.1 系統(tǒng)設計原則 高可靠性作為工業(yè)產(chǎn)品，可靠性要求是第一位的，也是保障技術(shù)先進性正常發(fā)揮的重要條件?？煽啃猿到y(tǒng)所設計的硬件外，軟件的可靠性、穩(wěn)定性、網(wǎng)絡系統(tǒng)抗病毒攻擊能力均成為系統(tǒng)可靠性指標的組成部分。系統(tǒng)在以下諸方面體現(xiàn)上述可靠性指標： 高可靠數(shù)據(jù)采集前端 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器全部采用嵌入式Linux體系和多CPU結(jié)構(gòu)，組成全功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可滿足振動（位移）、工藝參數(shù)、開關(guān)量等參數(shù)的多模式采集，根據(jù)現(xiàn)場實際和用戶需求，也可擴展數(shù)字輸出功能，實現(xiàn)部分參數(shù)的控制。數(shù)據(jù)采集部分的平均無故障時間不低于40000小時。

8、高可靠網(wǎng)絡體系 針對網(wǎng)絡普遍存在的安全性問題，系統(tǒng)局域網(wǎng)采用高可靠的服務器，網(wǎng)絡支撐系統(tǒng)采用Linux網(wǎng)絡平臺，數(shù)據(jù)庫采用Oracle大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，軟件整體采用符合網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸要求的B/S結(jié)構(gòu)，并采取了多種安全措施和冗余設計，系統(tǒng)負荷不超過設計容量的60%，不但保障系統(tǒng)高速運行，也便于隨著對系統(tǒng)功能要求的不斷提高而進行的功能擴展。 高可靠信號分析體系 信號分析方法全面，覆蓋面廣；除保留應用效果較好的傳統(tǒng)分析方法外，鑒于大多故障發(fā)生時信號表現(xiàn)為非平穩(wěn)過程，增加了非平穩(wěn)過程分析方法和部分現(xiàn)代信號分析方法（如數(shù)據(jù)融合、盲源分離等），并盡可能以簡潔、直觀的表達方式呈現(xiàn)給系統(tǒng)使用者。 高可靠信號預處理

9、 對部分耦合通道較多、信號結(jié)構(gòu)復雜且信噪比低的信號，將采用先進的“盲源分離”或“高階統(tǒng)計量”等現(xiàn)代信號處理技術(shù)對信號進行預處理，獲得信噪比較高的早期故障信息。 方便實用性 功能瀏覽方便 采用全B/S結(jié)構(gòu)，友善的人機接口、聯(lián)機幫助系統(tǒng)，使操作非常簡單方便。 工作狀態(tài)變更方便 各種參數(shù)可通過系統(tǒng)提供的組態(tài)軟件進行在線調(diào)整，由于 Linux系統(tǒng)具備的TCP/IP通訊協(xié)議功能優(yōu)于Windows系統(tǒng)，可方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器的遠程工作狀態(tài)變更及功能升級。 數(shù)據(jù)查詢管理方便 數(shù)據(jù)查詢方便快捷，針對大多設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采用的基于時間標志數(shù)據(jù)查詢方式不直觀、效率低等弊病，采用了先進的可視化主動數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)，用戶

10、選擇數(shù)據(jù)更直觀、準確、快捷。系統(tǒng)還提供事件數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)技術(shù)，實現(xiàn)直接從事件進入數(shù)據(jù)分析。 用戶端擴展方便 由于系統(tǒng)軟件采用了J2EE體系編制，用戶端無需任何設置即可成為系統(tǒng)全功能瀏覽器，且與用戶端操作系統(tǒng)無關(guān)。 可擴充性 監(jiān)測對象擴充 系統(tǒng)具有良好的擴充性，并保證擴充具有較高的性能價格比。新增加監(jiān)測機組僅需增加數(shù)據(jù)采集器、振動傳感器工藝信號變送裝置和信號電纜，對于安裝距離較近的機組，在采集器框架所容通道許可的條件下，可以通過擴充采集板的方式進行擴充。 系統(tǒng)功能擴展 軟件系統(tǒng)采用組態(tài)化、模塊化設計，所有分析功能均作為一個獨立控件模塊，便于系統(tǒng)功能擴展和功能升級。 系統(tǒng)覆蓋范圍擴展 系統(tǒng)提供與ERP/

11、EAM系統(tǒng)互聯(lián)的的標準數(shù)據(jù)接口，便于組成大型企業(yè)監(jiān)測網(wǎng)絡和不同應用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸與共享。 技術(shù)支持范圍擴展 系統(tǒng)具備遠程故障診斷技術(shù)支持功能（需INTERNET網(wǎng)絡支持），通過INTERNET可實現(xiàn)領(lǐng)域外專家的技術(shù)支持和遠程故障診斷。 人工智能性 智能診斷機組常見故障 系統(tǒng)配備了智能故障診斷專家系統(tǒng)，自動或人機交互診斷16大類機組常見故障。 智能自學習功能 采用先進的支持向量機技術(shù)更新了系統(tǒng)的自學習功能，支持在小樣本條件下（甚至是正常數(shù)據(jù)下）的系統(tǒng)自學習功能，進一步提高了系統(tǒng)故障診斷的準確度。 智能綜合源數(shù)據(jù) 系統(tǒng)對于故障診斷推理機構(gòu)造有與一般診斷系統(tǒng)不同。一般故障診斷系統(tǒng)多利用頻譜特征（

12、將頻率成份分為多個“段”，給予一定的加權(quán)值）、軸心軌跡形狀、振動穩(wěn)定性等因素進行模糊識別，由于采用的數(shù)據(jù)源為一個“點”數(shù)據(jù)，且頻譜多為單通道頻譜（投影譜），故診斷準確率相對較低。系統(tǒng)綜合考慮了振動信號來源位置、數(shù)值變化趨勢、截面信息融合、源信號分離、唯一性源數(shù)據(jù)處理等方式進行設備狀態(tài)的推理，因此可以提高故障診斷的準確性。對于采用電渦流傳感器的系統(tǒng)，所有考核數(shù)據(jù)均為振動矢量，避免了單通道數(shù)據(jù)（投影數(shù)據(jù)）受傳感器安裝位置影響導致數(shù)據(jù)無唯一性問題。 智能數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集器采用了全自動智能工作模式設計，可智能識別機組運行狀態(tài)變化并應用相適應的數(shù)據(jù)采集方式，全部功能均處于全自動運行狀態(tài)。 數(shù)據(jù)準確性

13、采用數(shù)字矢量濾波技術(shù)獲取真實相位信息。 采用盲源分離技術(shù)獲取高信噪比信號。 采用高位數(shù)A/D（16位）提高模數(shù)轉(zhuǎn)換精度。 采用截面軸系數(shù)據(jù)融合技術(shù)獲取唯一性數(shù)據(jù)。 采用通頻、分頻、梯度及狀態(tài)報警等多維報警功能，獲取真實的機組狀態(tài)變化信息。3.2系統(tǒng)總體特點 基于嵌入式Linux體系設計的多CPU高智能數(shù)據(jù)采集技術(shù)。 旨在提高信號信噪比與準確性的多重數(shù)據(jù)預處理技術(shù)。 提高數(shù)據(jù)查詢的可視化主動數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)。 基于矢譜分析的系列信號分析技術(shù)。 基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和矢譜數(shù)據(jù)分析的智能故障診斷技術(shù)。 基于Struts架構(gòu)的J2EE模式的與操作系統(tǒng)無關(guān)的編程技術(shù)。 基于LinuxOracle的數(shù)據(jù)庫服務器安

14、全配置技術(shù)。4 系統(tǒng)功能及技術(shù)指標4.1 智能數(shù)據(jù)采集站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要功能是采集、傳送并處理各種振動、位移、鍵相及溫度等數(shù)據(jù)。采用工業(yè)控制計算機架構(gòu)體系和當今智能IT儀器設計廣泛采用的嵌入式Linux體系，結(jié)合針對振動信號特性設計的多CPU并行預處理技術(shù)，配合特殊設計的多種專用集成電路技術(shù)(ASIC)及數(shù)字信號處理（DSP）等多種信號調(diào)理板，構(gòu)造的數(shù)據(jù)采集器具有高可靠性和穩(wěn)定性，完全滿足工業(yè)現(xiàn)場苛刻的環(huán)境，其平均無故障時間不小于40000小時。動態(tài)振動數(shù)據(jù)取自現(xiàn)場機組，在條件許可的情況下，也可從PLC、DCS系統(tǒng)引入部分工藝信號，或直接取自工藝信號的標準信號輸出端。根據(jù)機組所處的工作狀態(tài)，數(shù)

15、據(jù)采集器會自動采用相應的觸發(fā)方式。正常工作狀態(tài)下系統(tǒng)采用等時間間隔的同步整周期采集（需要鍵相信號支持），異常時即采即存，開停車狀態(tài)按設定的轉(zhuǎn)速間隔采集，全部采用同步整周期采集。 特點 優(yōu)化設計的同步整周期采集 同步整周期采集是以鍵相位信號為基準實現(xiàn)多通道的同步采樣，采樣速率受控于機組轉(zhuǎn)速，每周期（轉(zhuǎn)）采集的數(shù)據(jù)樣本長度相同，每次采集的波形周期數(shù)相同。整周期采樣是在硬件控制下實現(xiàn)的，每周期采樣長度和采樣周期數(shù)均可設置。 自動跟蹤濾波 跟蹤濾波包括跟蹤抗混濾波和跟蹤數(shù)字矢量濾波，前者采用特殊設計的八階橢圓低通濾波器，該濾波器的拐點頻率f0可通過改變時鐘脈沖頻率fc任意設定（濾波器的拐點頻率在10H

16、z和500kHz之間，一般轉(zhuǎn)速的機組設置在25kHz即可滿足需要），因此控制低通濾波器的時鐘頻率即可方便地實現(xiàn)跟蹤抗混濾波；后者以數(shù)字處理技術(shù)為核心，實現(xiàn)以機組轉(zhuǎn)速為中心頻率的帶通濾波功能，可實時跟蹤1X、2X矢量（幅值與相位），也可跟蹤用戶設置的任何分頻矢量。 自動瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集 機組瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的采集均按同步整周期采樣。機組開停車數(shù)據(jù)是采集器自動進入高速數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，采用專門設計的靜態(tài)動態(tài)數(shù)據(jù)混合采集技術(shù)，實現(xiàn)高分辨率的開停車數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)分析軟件能自動識別瞬態(tài)數(shù)據(jù)并調(diào)用相應的分析方法。 基于事件驅(qū)動的數(shù)據(jù)“黑匣子”功能 “黑匣子”功能對故障數(shù)據(jù)長期保存，以利進一步深入分析。數(shù)據(jù)為開

17、機數(shù)據(jù)、停機數(shù)據(jù)、正常數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)五種，異常數(shù)據(jù)采集包括了發(fā)生異常前后的整個過程的數(shù)據(jù)。 工藝通道光電隔離 對不允許共地的工藝信號，采集器專門設計了全光電隔離信號調(diào)理采集板，各路工藝信號之間以及與采集系統(tǒng)完全隔離，隔離的耐壓為±1000V。 技術(shù)指標l 寬電壓設計，90132VAC或180264VACl 6/12/18CH1鍵相通道獨立CPU采集模板，積木式組合設計。l ASIC+DSP結(jié)構(gòu)，完善的數(shù)據(jù)預處理功能，包括先進的數(shù)字矢量濾波技術(shù)。l TCP/IP通訊協(xié)議，通訊速率100Mbps。l 采樣頻率最高達500kHz。l 16位A/D轉(zhuǎn)換。l 優(yōu)化設計的同步整周期采集

18、技術(shù)，采樣長度和每轉(zhuǎn)采樣點數(shù)可調(diào)。l 可編程抗混跟蹤濾波器與數(shù)字矢量濾波。l 測量轉(zhuǎn)速范圍6060000rpm。l 多種模式采集設計，自動識別鍵相信號，采樣模式自動轉(zhuǎn)換。l 遠程控制與參數(shù)設置。l 模擬輸出功能（選件）。l 系統(tǒng)自檢功能，自舉功能與自動聯(lián)網(wǎng)設計l 高分辨率開/停車過程數(shù)據(jù)采集功能。l 轉(zhuǎn)速誤差小于0.05%，相位測量范圍0-360°。l4.2 監(jiān)測預報系統(tǒng)監(jiān)測預報系統(tǒng)屬于系統(tǒng)軟件中的一個組成部分，這個部分的所有功能是針對機組操作人員獲取正確的機組狀態(tài)信息而設置的，其目的在于讓機組操作人員以直觀、快捷的方式獲取機組是否正常運行、是否需要進行進一步診斷的準確信息。數(shù)據(jù)采集

19、器采集的實時數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫服務器（兼作WEB服務器和應用服務器），生成系統(tǒng)監(jiān)測、分析和診斷所需要的特定數(shù)據(jù)庫。監(jiān)測預報系統(tǒng)作為系統(tǒng)軟件的一個模塊，調(diào)用數(shù)據(jù)庫服務器中所有反映機組運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，如振動幅值、分頻矢量、位置、相關(guān)工藝參數(shù)等，依據(jù)系統(tǒng)組態(tài)軟件中設置的參考數(shù)值，進行數(shù)值監(jiān)測、狀態(tài)判斷、報警顯示以及部分監(jiān)測圖譜的生成顯示等。監(jiān)測預報系統(tǒng)向機組操作人員提供多種報警功能，以彌補單純絕對報警的局限性。根據(jù)機組的特點，系統(tǒng)提供了梯度報警功能，即當監(jiān)測參數(shù)數(shù)值變化率超出設定范圍時，系統(tǒng)判定為狀態(tài)異常。梯度報警是一種雙向報警方式，無論監(jiān)測參數(shù)過大或過低，均啟動梯度報警，并啟動相應的數(shù)據(jù)采集

20、方式。對于報警事件和監(jiān)測列表，系統(tǒng)均可同時顯示報警類型、報警時間和故障類型。監(jiān)測預報系統(tǒng)也可隨時對監(jiān)測結(jié)果、報警事件或用戶指定的報表形式進行打印輸出，便于日后存檔備查。 特點處理速度快 監(jiān)測周期不超過1秒，完全滿足在線實時監(jiān)測要求。數(shù)據(jù)傳輸高速可靠 采用Linux網(wǎng)絡來傳輸數(shù)據(jù)，通訊速率高，且安全可靠。通用性好 采用模塊化設計和面向?qū)ο蟮某绦蛟O計，通用性好，易于推廣。操作方便 用戶端全部采用瀏覽器方式工作，真正做到了用戶端免維護。顯示直觀 各機組的狀態(tài)在狀態(tài)行上顯示，該狀態(tài)行在任何主畫面上均可見。數(shù)據(jù)組織有序 數(shù)據(jù)分為實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、趨勢數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)，配合可視化主動數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)，數(shù)據(jù)查詢

21、、調(diào)用方便快捷。事故數(shù)據(jù)“黑匣子”功能 事故發(fā)生前數(shù)據(jù)自動封存保留，以供事后分析之用。數(shù)據(jù)保存完善 趨勢圖最長追憶時間暫定為2年（亦可按用戶要求設定），可保存32次開停車數(shù)據(jù)（亦可按用戶要求設定），報警數(shù)據(jù)和危險數(shù)據(jù)長期保存，避免數(shù)據(jù)在短期內(nèi)被覆蓋丟失。實用性強 根據(jù)不斷變化的情況，動態(tài)在線修改多種參數(shù)，如監(jiān)測機組的參數(shù)、監(jiān)測周期參數(shù)、報警閾值等。 監(jiān)測功能l 機組總貌概況圖 l 單值多值棒圖 l 趨勢分析l 截面綜合全信息譜l 多參數(shù)相關(guān)分析l 矢量區(qū)域監(jiān)測l 軸心位置監(jiān)測l 報警事件列表（絕對報警、梯度報警、進動分量梯度報警、位置報警和矢量區(qū)域報警以及自動診斷結(jié)論） 數(shù)據(jù)類型l 歷史數(shù)據(jù)l

22、 開、停機數(shù)據(jù)l 一級正常數(shù)據(jù)（通頻值、特征分量值、進動分量值等）l 二級正常數(shù)據(jù)（同上）l 三級正常數(shù)據(jù)（同上）l 報警數(shù)據(jù)（絕對報警、梯度報警、進動分量梯度報警、位置報警和矢量區(qū)域報警）l 危險數(shù)據(jù)（同報警數(shù)據(jù)）l 趨勢數(shù)據(jù)l 監(jiān)測報告數(shù)據(jù)4.3 信號分析系統(tǒng) 信號分析系統(tǒng)是整個系統(tǒng)中承上啟下的中間關(guān)鍵環(huán)節(jié)，系統(tǒng)以獲得國家科技進步獎的矢譜技術(shù)為核心組成分析系統(tǒng)，功能配置突出實用、有效、強大，系統(tǒng)組合分析方法近30種，除具備完善的穩(wěn)態(tài)分析、瞬態(tài)分析外，還增加了非穩(wěn)態(tài)過程分析和振動與工藝參數(shù)相關(guān)分析。系統(tǒng)針對不同的測振傳感器獲取的信號采取有針對性的分析方法，以獲得信噪比較高的設備狀態(tài)信號。系統(tǒng)

23、除提供常規(guī)的信號分析功能外，還將目前獨有的雙通道數(shù)據(jù)融合技術(shù)應用到工程實際中，其中包括矢量譜分析、進動譜分析、二維矢功率譜分析等，另外，還提供時下流行的短時Fourier分析、小波分析、Wigner分布等時頻分析方法。本系統(tǒng)的信號分析處理系統(tǒng)，可以使用實時數(shù)據(jù)（在線數(shù)據(jù)）和歷史數(shù)據(jù)（追憶數(shù)據(jù)）兩種數(shù)據(jù)，并以可視化主動數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)進行數(shù)據(jù)快速查詢，對所有被監(jiān)測機組在不同時刻、不同狀態(tài)下的動態(tài)信號快速、準確地進行各種信號分析和數(shù)據(jù)處理，以簡潔、直觀、信息量豐富非圖譜表達出來，并將其數(shù)據(jù)值信號特征傳遞至故障診斷專家系統(tǒng)。 分析方法特點 分析方法具有針對性 一種信號分析方法，其主要用途在于提供準確的特

24、征信息，系統(tǒng)中配置的分析方法重視針對性，重視向用戶提供最大信息量。 分析方法覆蓋面廣系統(tǒng)提供傳統(tǒng)的分析方法外，同時提供非平穩(wěn)過程分析方法和數(shù)據(jù)融合分析方法，如矢譜、進動譜、矢功率譜、短時FFT、小波和Wigner分布等。 具有專有分析技術(shù)系統(tǒng)的核心分析技術(shù)是獲得1999年度科技進步獎的矢譜分析技術(shù)，通過數(shù)年的改良、擴展和系列化，已經(jīng)成為系統(tǒng)分析方法，為準確識別故障提供了功能強大的工具和手段。矢譜分析方法是一種全新的分析技術(shù)，與傳統(tǒng)的單通道譜（投影譜）分析相比，最大限度地融合了同一截面上的動態(tài)振動、平均位置和進動分量的全部信息，比全譜、進動圓分析能提供更多、更全面的信息，避免了因傳感器安裝方向不

25、同引起的剛度不同導致的測量結(jié)果差異，為故障診斷專家系統(tǒng)提供了唯一性的源數(shù)據(jù)。 提供準確、全面狀態(tài)信息 系統(tǒng)追求信息的準確，不追求數(shù)值的精確。前者要求系統(tǒng)提供的信息能正確反映機組的運行狀態(tài)，后者僅表現(xiàn)為數(shù)學計算結(jié)果的精度。分析方法具有一定應用范圍限制，如軸心軌跡和軸心位置僅適用于電渦流傳感器系統(tǒng)提供的信號，某些分析方法適用于滾動軸承等。 主要分析方法 常規(guī)分析方法類時間波形、軸心軌跡、提純軸心軌跡、頻譜圖、振動矢量區(qū)域分析、統(tǒng)計特性分析、倒頻譜分析、細化譜分析、相位譜分析、特征譜分析、自相關(guān)分析、互相關(guān)分析、相干分析等 數(shù)據(jù)融合分析矢譜分析、矢功率譜分析、進動譜分析、全信息分析、軸心位置（穩(wěn)態(tài)）

26、矢量譜 矢譜分析方法屬于多通道數(shù)據(jù)融合的范疇，它所利用的信息源是轉(zhuǎn)子截面上相互垂直安裝的兩個傳感器所拾取的振動信號，通過特定的快速融合算法將兩個通道的信息有機融合起來，準確快捷地跟蹤轉(zhuǎn)子截面的最大振動量，轉(zhuǎn)子截面進動軌跡橢圓的位置，計算準確高效，快速算法穩(wěn)定可靠，物理意義明確。矢量譜克服了以往單通道分析方法信息源不完整所帶來的對轉(zhuǎn)子截面信息的割裂作用，克服了單通道分析方法結(jié)果不唯一、隨傳感器安裝位置不同而不同的弊病，有效地避免了現(xiàn)場中使用單通道分析方法所造成的誤診誤判等現(xiàn)象。與常規(guī)雙通道分析相比，矢量譜不僅能夠提供特征頻率處的軸心軌跡，而且能夠跟蹤非特征頻率處的軸心軌跡，計算量小，計算效率高，

27、分辨率高，并且通過細化分析等手段還可以進一步提高分辨率，很好地滿足了工程實際的需要，大大提高了故障的確診率。進動譜 與矢量譜一樣，進動譜也屬于數(shù)據(jù)融合的范疇，所不同的是進動譜不僅僅動態(tài)地跟蹤了轉(zhuǎn)子截面在各個頻率點上的最大振動強度及其所處的方向，而且有效地提取出了轉(zhuǎn)子截面的進動方向。進動譜包括進動幅度譜和相位譜，幅值譜反映轉(zhuǎn)子截面的最大振動幅值及進動方向，其中進動方向以正負數(shù)值的形式表達出來，正的幅值表示正進動，負的幅值表示負進動；進動相位譜表示轉(zhuǎn)子截面最大振動強度方向與方向傳感器的夾角。二維矢功率譜 二維矢功率譜是最新研制的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，是數(shù)據(jù)融合技術(shù)對轉(zhuǎn)子截面的功率表示形式，它將轉(zhuǎn)子截面兩個

28、通道的信號有機融合起來，提取轉(zhuǎn)子截面的振動功率分布。與單通道分析方法中的功率譜不同，功率譜所分析的對象是轉(zhuǎn)子某一個方向上的單個信號，表達的是轉(zhuǎn)子在單個方向上的振動功率分布；而二維矢功率譜分析的對象是轉(zhuǎn)子某個截面上相互垂直安裝的兩個傳感器所拾取的兩個信號，即轉(zhuǎn)子的整個截面，表達的是轉(zhuǎn)子某整個截面的振動功率分布，具有更加明晰的物理意義。 瞬態(tài)過程分析波德圖、極坐標圖、三維頻譜圖、軸心位置（瞬態(tài)）、坎貝爾圖波德圖 波德圖是分析機組開停車過程的主要方法之一，是振動信號1X矢量的直角坐標表達形式。波德圖可以提供轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的動力學參數(shù)，其中重要的指標是同步方法系數(shù)，合理的同步放大系數(shù)是反映轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)穩(wěn)

29、定性和適當阻尼的指標。波德圖中相位信息的來源對分析結(jié)果的影響是至關(guān)重要的，必需是真實的物理相位，不能采用FFT計算得到的相位數(shù)值。極坐標圖 極坐標圖使用同波德圖同樣的數(shù)據(jù)，以極坐標形式表達。極坐標圖對反映轉(zhuǎn)子的固有不平衡矢量、進行轉(zhuǎn)子平衡計算具有比波德圖更直觀的效果。軸心位置（瞬態(tài)） 隨轉(zhuǎn)速變化的軸心位置曲線，可以顯示轉(zhuǎn)子是否被正確地抬起，轉(zhuǎn)子是否易于與軸承表面摩擦、轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)是否易于失穩(wěn)，對于顯示系統(tǒng)預負荷的影響特別敏感，分析對中、摩擦比頻譜更直觀。 非平穩(wěn)過程分析小波分析、短時FFT分析、Wigner分布大多故障發(fā)生時信號表現(xiàn)為非平穩(wěn)態(tài)，而傳統(tǒng)FFT反映的是信號在整個時域的平均值，不是頻

30、率變化時刻的值，即傅立葉變換不提供信號在時域上的信息，不具備時域上的分辨率，這顯然與許多故障時的信號特征是不吻合的。系統(tǒng)配備的非平穩(wěn)過程分析方法就是針對傳統(tǒng)FFT的固有缺陷而設計的時頻域分析。 統(tǒng)計報表、日記機組狀態(tài)列表、振動參數(shù)列表、過程量參數(shù)表、報警事件列表、用戶指定班組報表4.4 故障診斷專家系統(tǒng) 特點 診斷系統(tǒng)知識庫多來自實踐 本系統(tǒng)的智能故障診斷專家系統(tǒng)整合了豐富的故障診斷知識，包括多年來科研人員和研究生研究故障機理的成果、科研人員現(xiàn)場機組診斷經(jīng)驗、安裝在現(xiàn)場的若干套系統(tǒng)捕捉到的故障實例以及國內(nèi)外發(fā)表的故障診斷知識和研究成果，應用人工智能技術(shù)，以人工神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊和規(guī)則推理，并在運行

31、過程中應用知識工程不斷積累經(jīng)驗，豐富知識庫，提供故障發(fā)生的原因以及治理措施，實現(xiàn)操作開環(huán)控制。 診斷專家診斷系統(tǒng)采用唯一性源數(shù)據(jù) 多數(shù)故障診斷專家系統(tǒng)對于源數(shù)據(jù)的采用具有隨機性，特別是基于頻譜特征的診斷模式，往往受方向性導致的特征差異影響，得出的結(jié)論同樣具有不確定性。系統(tǒng)的故障診斷專家系統(tǒng)采用基于矢譜分析的特征源數(shù)據(jù)，具有唯一性，因此診斷結(jié)論亦具有唯一性。 采用多重技術(shù)構(gòu)造專家系統(tǒng) 故障診斷系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括多機組數(shù)據(jù)庫、知識庫的建立和管理，基于多知識庫多數(shù)據(jù)庫的推理；本系統(tǒng)在應用模糊、灰色、神經(jīng)網(wǎng)絡等一系列較成熟的診斷技術(shù)之外，還嘗試應用基于實例的診斷推理新技術(shù)、非線性征兆識別和支持向量機等

32、新技術(shù)。該系統(tǒng)由元知識庫、專用知識庫、機組數(shù)據(jù)庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、推理機、征兆獲取、人機交互接口、解釋器和學習機九大部分組成。元知識庫包括頻譜知識庫、波形知識庫、相位譜知識庫等8個元知識模塊。專業(yè)知識庫包括旋轉(zhuǎn)機械中機泵知識庫、發(fā)電機知識庫、電動機知識庫、齒輪箱知識庫合壓縮機知識庫。數(shù)據(jù)庫包括上述各機組數(shù)據(jù)庫。 采用高效學習機構(gòu)造技術(shù) 學習機包括元知識學習和故障實例積累兩大塊，元知識學習分規(guī)則學習和神經(jīng)網(wǎng)絡學習。一般系統(tǒng)的自學習功能需要大量的故障樣本，這個要求在實際中往往是無法滿足的，系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)采用了支持向量機技術(shù)構(gòu)造自學習模塊，實現(xiàn)了小樣本條件下的高效學習。 采用混和診斷診斷策略 采用

33、人工神經(jīng)網(wǎng)絡與基于規(guī)則的故障診斷專家系統(tǒng)有機結(jié)合技術(shù)，克服了目前神經(jīng)網(wǎng)絡每次學習必須忘記已具有的知識而從頭開始學習的弊端，發(fā)展了神經(jīng)網(wǎng)絡的學習理論；采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡與模糊故障診斷模型有機結(jié)合技術(shù)，使得以模糊診斷模型為基礎(chǔ)的神經(jīng)網(wǎng)絡不再是一個“黑匣子”，而是具有明確物理概念的神經(jīng)網(wǎng)絡，這符合專家系統(tǒng)的透明性，為神經(jīng)網(wǎng)絡在專家系統(tǒng)中的進一步應用奠定了理論基礎(chǔ)；采用故障征兆自動識別技術(shù)，定義了常用信號分析圖的有效數(shù)學特征量，深入研究了這些特征量的敏感性，利用先進的計算機技術(shù)實現(xiàn)了故障征兆的全自動識別；采用以故障歷為依據(jù)的專家診斷系統(tǒng)學習技術(shù)，使故障歷學習系統(tǒng)真正能夠積累眾多現(xiàn)場專家的故障診斷經(jīng)驗，為

34、學習提供了很好的素材。 分析故障種類 l 轉(zhuǎn)子不平衡l 轉(zhuǎn)子彎曲l 轉(zhuǎn)子裂紋l 摩擦l 油膜渦動l 軸承損壞l 旋轉(zhuǎn)失速l 密封氣流激振l 轉(zhuǎn)子缺損l 轉(zhuǎn)子零部件松動l 轉(zhuǎn)子不對中l(wèi) 連續(xù)摩擦l 油膜振蕩l 軸承間隙過大l 喘振l 支撐零部件松動4.5 網(wǎng)絡服務器系統(tǒng)隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科技進步，計算機的應用越來越普遍，許多企業(yè)建立了基于工廠的計算機管理網(wǎng)絡，對改善信息的采集、傳輸、加工和存貯提供了快速安全的基礎(chǔ)。利用先進的網(wǎng)絡技術(shù)，可以方便的與公司LAN局域網(wǎng)及Internet網(wǎng)對接，采用大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)遠程監(jiān)測與診斷，實現(xiàn)企業(yè)信息化管理。 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)選擇原則l 強大的互聯(lián)和兼容能力，便于網(wǎng)絡

35、升級和擴展；l 具有很高的可靠性和安全性，便于系統(tǒng)的管理和維護；l 數(shù)據(jù)傳輸率高，即能滿足當前生產(chǎn)和管理的需要，又能適應未來發(fā)展要求；l 具有較強的抗電磁干擾能力；l 具有較強的容錯和故障恢復能力；l 具有長距離信息傳輸能力。 特點 安全性與方便性 采用用戶指定網(wǎng)絡系統(tǒng)作為大型旋轉(zhuǎn)機組在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的網(wǎng)絡支撐環(huán)境，突出其網(wǎng)絡安全性；采用基于Browser/Server的N層分管式結(jié)構(gòu)模式，瀏覽器端采用B/S結(jié)構(gòu)，無需安裝任何專用軟件，系統(tǒng)真正做到了免維護，突出其方便性。 開放性 系統(tǒng)具有開放的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)和SQL Server 大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，便于擴充，便于與其他計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)（如各類

36、企業(yè)網(wǎng)）互聯(lián)，達到數(shù)據(jù)傳輸、資源共享的目的。 支持多種通訊協(xié)議 系統(tǒng)支持標準的TCP/IP通訊協(xié)議，在數(shù)據(jù)采集端設計中支持與DCS/PLC交歡數(shù)據(jù)的Modbus通訊協(xié)議。 遠程技術(shù)支持 對于疑難故障問題可通過系統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸至南京農(nóng)城網(wǎng)公司的遠程專家診斷中心，實現(xiàn)中心專家與用戶專家的交互診斷與技術(shù)交流。5 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)南京農(nóng)城網(wǎng)遠程設備診斷中心提供遠程故障診斷技術(shù)支持，移動用戶也可通過INTERNET訪問機組狀態(tài)監(jiān)測信息。企業(yè)網(wǎng)INTERNET網(wǎng)絡支持轉(zhuǎn)子相對振動軸承座絕對振動鍵相溫度數(shù)據(jù)采集器交換機服務器承擔中心數(shù)據(jù)庫、WEB發(fā)布、信號處理、與MIS等管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口等功能系統(tǒng)現(xiàn)場瀏覽工作站，向

37、操作用戶提供系統(tǒng)全功能技術(shù)設備科廠領(lǐng)導辦公室其它科室等6 安裝、調(diào)試方案及供貨明細6.1安裝調(diào)試方案原則用戶機組在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷項目，由南京農(nóng)城網(wǎng)公司（以下簡稱乙方）負責實施。但系統(tǒng)安裝需要廠方（以下簡稱甲方）的支持與配合。為保證系統(tǒng)安裝、調(diào)試工作的順利進行，特制定安裝、調(diào)試方案如下：風機測點數(shù)量說明按照現(xiàn)場機組的監(jiān)測要求，系統(tǒng)監(jiān)測通道數(shù)量和現(xiàn)場監(jiān)測站配置情況及安裝方式如下：風機Z-01X-04Y-04X-03Y-03增速器電機K-01機組測點說明序號測點編號測點說明測點數(shù)量傳感器類型1X-03、Y-03風機前端徑向軸振2電渦流2X-04、Y-04風機后端徑向軸振2電渦流3Z-01軸向位

38、移1電渦流4K-01鍵相/轉(zhuǎn)速1電渦流備注：以上測點是最簡單的布置，根據(jù)情況建議在齒輪箱輸入、輸出端各布置1只加速度傳感器，以達到最佳監(jiān)測效果。對風機鍵相測點的說明相位對于振動測量和故障診斷非常重要，相位測量的傳感器一般采用電渦流傳感器，最常用的方法是按要求在不影響轉(zhuǎn)子的某個位置上沿軸向開一個鍵槽，尺寸為20*8*1，使之產(chǎn)生一個每轉(zhuǎn)一個脈沖信號，因此相位傳感器也稱作鍵相傳感器。如果開鍵槽不方便，也可以附加一個同等尺寸的凸臺。通過光電傳感器加反光片的方法也可測量相位，但這種方法時間長了反光片容易損壞，導致測量失效，一般僅用于臨時性相位測量。鍵相傳感器的作用可以歸納為以下幾點：l 作為系統(tǒng)同步整周期采用的外觸發(fā)同步信號；l 實現(xiàn)跟蹤抗混濾波和跟蹤帶通濾波，作為截止頻率和中心頻率的同步信號；l 機器轉(zhuǎn)速測量；l 實現(xiàn)機組升降速過程跟蹤監(jiān)測；l 用于轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)識別。6.2 機柜安裝若需要在現(xiàn)場安裝操作機柜，由甲方指定系統(tǒng)機柜在機組操作室內(nèi)的安放位置，并協(xié)助解決220VAC,15A交流電供電。該位置確定后，由乙方負責機柜就位。如甲方對機柜就位條件或機柜尺寸、顏色、樣式有特殊要求，可在實施方案確定前盡快提出，以便協(xié)商解決。機柜安裝過程中由甲方指定專人負責協(xié)調(diào)、安全監(jiān)督。6.3 系統(tǒng)接線