1、测试技术测试技术 典型测试系统设计实例典型测试系统设计实例第一页，共51页。测试系统的设计涉及测试系统的设计涉及p明确测试任务明确测试任务p制定测试方案制定测试方案p选择传感器选择传感器p设计后续测试系统设计后续测试系统p测试系统效能分析测试系统效能分析第二页，共51页。测试对象测试对象 1、塔式起重机结构强度测试塔式起重机结构强度测试第三页，共51页。测试任务测试任务对新设计的某型号塔式起重机样机进对新设计的某型号塔式起重机样机进行行强度检测强度检测 测试目的测试目的F通过测试来通过测试来验证理论计算验证理论计算，为产品的进，为产品的进一步改进提供依据一步改进提供依据F对样机对样机提出评价意
2、见提出评价意见，作为新产品鉴，作为新产品鉴定的依据定的依据 测试参考测试参考F根据原始设计资料，选择在应力应变最大根据原始设计资料，选择在应力应变最大处粘贴应变片进行测量处粘贴应变片进行测量F根据两种不同破坏情况，按照根据两种不同破坏情况，按照JJ30-85塔式起重机结构试验方法塔式起重机结构试验方法测试静态、动态应力应变测试静态、动态应力应变 1、塔式起重机结构强度测试塔式起重机结构强度测试强度检测强度检测正、切应力测量正、切应力测量 判断最大应力是否大于许用应力判断最大应力是否大于许用应力第四页，共51页。测试方案测试方案 问题最终归结于测量问题最终归结于测量最危险截面最危险截面的静态与动
3、态应力应变的静态与动态应力应变 测量方法：应变片测量方法：应变片+电桥电桥 静态测量静态测量时由于有多个测点，通常配用预调平衡箱，利用外时由于有多个测点，通常配用预调平衡箱，利用外加电阻对电桥调平衡，以便于与应变仪连接加电阻对电桥调平衡，以便于与应变仪连接 动态测量动态测量由于测点少不需要配用预调平衡箱，直接调应变仪即可，使用由于测点少不需要配用预调平衡箱，直接调应变仪即可，使用光线示波器作为动态应变记录装置光线示波器作为动态应变记录装置 1、塔式起重机结构强度测试塔式起重机结构强度测试静态应力测试系统框图静态应力测试系统框图 动态应力测试系统框图动态应力测试系统框图 第五页，共51页。测试方
4、案测试方案 测点布置：测点位置和测点方向是影响结构强度试验是测点布置：测点位置和测点方向是影响结构强度试验是否可靠的两个否可靠的两个 重要因素重要因素测点方向：测点方向：找出最大应变方向找出最大应变方向测点位置：测点位置：断面正应力布点：采用断面正应力布点：采用角点法角点法，在角点处沿棱线方向布置应，在角点处沿棱线方向布置应变片变片平面应力布点：一般应用平面应力布点：一般应用应变花应变花测量主应力测量主应力 1、塔式起重机结构强度测试塔式起重机结构强度测试 测量型材断面正应力布点测量型材断面正应力布点 平面应力测量应变花布点平面应力测量应变花布点第六页，共51页。测试方案测试方案 1、塔式起重
5、机结构强度测试塔式起重机结构强度测试测量系统共布置了测量系统共布置了20个测点个测点 第七页，共51页。测试条件测试条件 假设条件：假设条件：载荷不包括吊钩重量，载荷误差应小于载荷不包括吊钩重量，载荷误差应小于1%1%；各工况皆是处于空钩；各工况皆是处于空钩离地状态时进行仪器调零；测试数据均为吊重引起的应力，不应包括自重和风阻离地状态时进行仪器调零；测试数据均为吊重引起的应力，不应包括自重和风阻应力应力环境条件：环境条件：测试温度测试温度10102525，湿度，湿度50%50%70%70%，风力，风力1 1级级测试工况：测试工况：测试中选取了五种不同起重重量、三种变幅幅度、两种方位角进测试中选
6、取了五种不同起重重量、三种变幅幅度、两种方位角进行组合变化，分别测试各种工况下最大应力行组合变化，分别测试各种工况下最大应力 Q起重量起重量R幅度幅度吊点到塔机回转中心的距离吊点到塔机回转中心的距离起重臂与塔身之间的方位角起重臂与塔身之间的方位角 1、塔式起重机结构强度测试塔式起重机结构强度测试第八页，共51页。测试步骤测试步骤 检查和调整试验样机检查和调整试验样机粘贴应变片并干燥、密封、检查绝缘粘贴应变片并干燥、密封、检查绝缘接好应变测试系统，调试仪器，合理选择灵敏度，消除不正常现象接好应变测试系统，调试仪器，合理选择灵敏度，消除不正常现象取空载状态作为初始状态，将应变仪调零取空载状态作为初
7、始状态，将应变仪调零按照测试工况，分别测试各种情况下的最大应力按照测试工况，分别测试各种情况下的最大应力1、塔式起重机结构强度测试塔式起重机结构强度测试工况序号工况序号R距离距离Q吊重吊重测试点测试点备注备注110m29.4kN0 120额定载荷额定载荷210m29.4kN45 120额定载荷额定载荷310m36.75kN0 120超载超载25%410m36.75kN45 120超载超载25%518m17.15kN0 120额定载荷额定载荷618m17.15kN45 120额定载荷额定载荷718m21.4kN0 120超载超载25%818m21.4kN45 120超载超载25%第九页，共51页
8、。数据处理与结果分析数据处理与结果分析静态：相同试验条件下多次测量取平均值静态：相同试验条件下多次测量取平均值动态：用光线示波器记录下动态应变曲线动态：用光线示波器记录下动态应变曲线单向应力状态的应力计算单向应力状态的应力计算 其中：其中：E为结构材料的弹性模量，均取为结构材料的弹性模量，均取E=0.2106MPa；为测得的应力和应变为测得的应力和应变 平面应力状态应力计算平面应力状态应力计算 式中式中为构件材料的泊松比为构件材料的泊松比=0.31、塔式起重机结构强度测试塔式起重机结构强度测试maxmaxmaxKEEEiii)(1)(112222121EE第十页，共51页。数据处理与结果分析数
9、据处理与结果分析 计算最大应力计算最大应力与设计比较与设计比较与国标比较与国标比较 结论结论1、塔式起重机结构强度测试塔式起重机结构强度测试第十一页，共51页。测试任务：测试任务：重要性重要性在高速、重载、高温条件下工作的机在高速、重载、高温条件下工作的机器，摩擦、磨损又是其发生故障的最器，摩擦、磨损又是其发生故障的最主要原因主要原因润滑是减少摩擦与磨损的简便而润滑是减少摩擦与磨损的简便而有效的方法有效的方法轴承的润滑状态检测轴承的润滑状态检测满足满足最小油最小油膜厚度处轴承两表面不直膜厚度处轴承两表面不直 接接触接接触任务任务对摩擦副间微小区域内的油膜厚度进对摩擦副间微小区域内的油膜厚度进行
10、直接测量行直接测量监测油膜的工作状态监测油膜的工作状态2、润滑油膜厚度检测、润滑油膜厚度检测第十二页，共51页。测试方案测试方案p传感器选择传感器选择n电阻法电阻法定性测量定性测量n通过测量油膜的电阻大小来判断其厚度通过测量油膜的电阻大小来判断其厚度n油膜的电学性能极不稳定油膜的电学性能极不稳定标定困难，难以定量标定困难，难以定量 n放电电压法放电电压法n根据电压与电流的关系来推算出代表油膜厚度的放电电压根据电压与电流的关系来推算出代表油膜厚度的放电电压n润滑膜的性质和纯洁程度对放电电压的影响润滑膜的性质和纯洁程度对放电电压的影响难以定量测定难以定量测定n电容法电容法n当润滑油的当润滑油的介电
11、常数介电常数已知后，根据电容值随油膜的厚度增大而降已知后，根据电容值随油膜的厚度增大而降低的变化关系测得油膜厚度低的变化关系测得油膜厚度困难在于油膜间隙形状不明确困难在于油膜间隙形状不明确 nX X光透射法光透射法金属能够吸收金属能够吸收X X光而不能使光而不能使X X光穿过，而润滑油却允许光穿过，而润滑油却允许X X光穿过光穿过光强度与油膜厚度成正比，光强度与油膜厚度成正比，困难是光束位置精确的调整困难是光束位置精确的调整2、润滑油膜厚度检测、润滑油膜厚度检测第十三页，共51页。测试方案测试方案n光纤检测法光纤检测法光纤位移传感器光纤位移传感器输入光纤、输出光纤、反光物体、光输入光纤、输出光
12、纤、反光物体、光敏二极管组成敏二极管组成反光物体反光物体平面反射镜：垂直于输入平面反射镜：垂直于输入和输出光纤而移动，光源发出的光经输和输出光纤而移动，光源发出的光经输入光纤，在反光面的形成反射锥体入光纤，在反光面的形成反射锥体输出光纤输出光纤光敏二极管光敏二极管耦合原理耦合原理 耦合到输出光纤的光通量取决于输入光耦合到输出光纤的光通量取决于输入光纤的像发出的光锥底面与输出光纤相重纤的像发出的光锥底面与输出光纤相重叠部分的面积叠部分的面积距离有关距离有关2、润滑油膜厚度检测、润滑油膜厚度检测最佳位置最佳位置距离变小距离变小距离变大距离变大第十四页，共51页。p传感器选择传感器选择光源光源激光光
13、源为氦氖激光灯激光光源为氦氖激光灯光电检测元件光电检测元件光电二极管光电二极管(PIN(PIN管管)运算放大器运算放大器芯片芯片直接输出电压，输出电压与芯片接受到的光功率成正比直接输出电压，输出电压与芯片接受到的光功率成正比p后续测量系统后续测量系统p系统分析系统分析 解决了其他方法无法消除的解决了其他方法无法消除的电磁干扰、使用寿命短、不耐高温、不电磁干扰、使用寿命短、不耐高温、不 耐腐蚀耐腐蚀等问题等问题,实现了油膜厚度的精密检测实现了油膜厚度的精密检测 2、润滑油膜厚度检测、润滑油膜厚度检测第十五页，共51页。测试对象测试对象 3、缝纫机噪声源测试分析、缝纫机噪声源测试分析第十六页，共5
14、1页。测试任务测试任务 n噪声测量基础噪声测量基础噪声噪声F物理定义物理定义大量频率和相位各异的声音复合而成的无序合声大量频率和相位各异的声音复合而成的无序合声F生理感受生理感受一种与人体有害的声音，它已成为主要公害之一一种与人体有害的声音，它已成为主要公害之一声压级声压级LpLp：衡量声音的强弱：衡量声音的强弱 p p：声压：声压 p p0 0：基准声压：基准声压噪声频率噪声频率：噪声主要频率成分：噪声主要频率成分频谱分析仪进行连续谱测量频谱分析仪进行连续谱测量测量各个频率带宽内的声压级测量各个频率带宽内的声压级3、缝纫机噪声源测试分析、缝纫机噪声源测试分析0lg20ppLp第十七页，共51
15、页。测试方案测试方案测试目的测试目的 对某型号缝纫机噪声进行测试，目的是寻找噪声源，从而为降低对某型号缝纫机噪声进行测试，目的是寻找噪声源，从而为降低其噪声水平、提高产品质量提供依据其噪声水平、提高产品质量提供依据噪声大小、噪声源噪声大小、噪声源 缝纫机噪声主要是由结构振动产生缝纫机噪声主要是由结构振动产生 噪声级测量噪声级测量+振动测量振动测量测量内容测量内容不同转速下的噪声水平及振动水平（不同转速下的噪声水平及振动水平（了解噪声源大小了解噪声源大小）同时测量噪声与各部件的振动（同时测量噪声与各部件的振动（判断噪声由那部分振动引起判断噪声由那部分振动引起）采取分步运转方法测量各部件的振动（采
16、取分步运转方法测量各部件的振动（找出振动的主要原因找出振动的主要原因）3、缝纫机噪声源测试分析、缝纫机噪声源测试分析第十八页，共51页。测量仪器与方法测量仪器与方法噪声噪声测量仪器与测量方法测量仪器与测量方法声级计声级计：电容传声器、放大器、衰减器、计权网：电容传声器、放大器、衰减器、计权网络、检波电路、指示电表、电源络、检波电路、指示电表、电源测量条件：必须处于测量条件：必须处于半自由场半自由场，一般在半消声室或，一般在半消声室或开阔空间开阔空间关键部位：缝纫机主轴、缝纫机针板孔关键部位：缝纫机主轴、缝纫机针板孔振动振动测量仪器与测量方法测量仪器与测量方法加速度传感器加速度传感器部位：部位：
17、缝纫机针板上送布牙的右侧、垂直于底板缝纫机针板上送布牙的右侧、垂直于底板 3、缝纫机噪声源测试分析、缝纫机噪声源测试分析声级计（声级计（噪声计噪声计）工作方框图）工作方框图声压级声压级计权声压级计权声压级（声级）（声级）第十九页，共51页。测量结果及分析测量结果及分析幅值分析幅值分析振动有起伏现象振动有起伏现象振动随转速升高呈增大趋势振动随转速升高呈增大趋势3、缝纫机噪声源测试分析、缝纫机噪声源测试分析缝纫机在不同转速下的振动位移缝纫机在不同转速下的振动位移缝纫机在不同转速下的噪声级缝纫机在不同转速下的噪声级第二十页，共51页。测量结果及分析测量结果及分析频谱分析频谱分析n振动表现出明显的振动
18、表现出明显的谐波特性谐波特性，峰值主要出现在主轴回转频率，峰值主要出现在主轴回转频率73.3Hz73.3Hz及二倍频及二倍频上（上（146.5Hz146.5Hz）n工频及二倍工频振动实际上就是由缝纫机运动部件的动不平衡引起工频及二倍工频振动实际上就是由缝纫机运动部件的动不平衡引起 设法改进运动部件的动平衡是减小振动噪声的关键设法改进运动部件的动平衡是减小振动噪声的关键3、缝纫机噪声源测试分析、缝纫机噪声源测试分析73.3Hz146.5Hz振动加速度信号幅值谱振动加速度信号幅值谱声压级信号幅值谱声压级信号幅值谱146.5Hz517.6Hz第二十一页，共51页。测量结果及分析测量结果及分析相干分析
19、相干分析不同频率下振动与噪声的相关程度不同频率下振动与噪声的相关程度 n分析结果分析结果 噪声与针板的振动有很大的相关程度。针板噪声与针板的振动有很大的相关程度。针板机壳底板镶嵌，降噪也应从抑制机壳表机壳底板镶嵌，降噪也应从抑制机壳表面振动入手面振动入手 分步运转试验分步运转试验找出哪一个部件是主要激励源找出哪一个部件是主要激励源n分析结果：针刺挑线机构是缝纫机运转时最主要的激励源，应对该机构进行动平衡分析结果：针刺挑线机构是缝纫机运转时最主要的激励源，应对该机构进行动平衡 3、缝纫机噪声源测试分析、缝纫机噪声源测试分析声振相干函数图（声振相干函数图（4500rpm4500rpm）第二十二页，
20、共51页。测试对象测试对象重大设备重大设备 p流程工业的核心流程工业的核心发电机发电机压缩机压缩机风机风机4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统第二十三页，共51页。测试对象测试对象重大设备重大设备 p事故造成损失惨重事故造成损失惨重直接经济损失至少在几十万元以上直接经济损失至少在几十万元以上 秦岭秦岭200MW 5号汽轮发电机组特大事故（号汽轮发电机组特大事故（1988）轴系的轴系的7 7处对轮螺栓、轴体处对轮螺栓、轴体5 5处发生断裂，共断为处发生断裂，共断为1313断，主机基本毁坏断，主机基本毁坏由由油膜失稳油膜失稳开始的，突发性、综合性开始的，突发性、综
21、合性强烈振动强烈振动造成的轴系严重破坏造成的轴系严重破坏 没有监测数据没有监测数据整个机组解体，损失惨重整个机组解体，损失惨重发电机发电机乌石化热电厂乌石化热电厂3号汽轮发电机组特大事故（号汽轮发电机组特大事故（1999）汽轮机超速飞车至汽轮机超速飞车至4500rpm 4500rpm 发电机及机组油系统着火发电机及机组油系统着火设备直接经济损失设备直接经济损失19161916万元万元 4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统第二十四页，共51页。测试对象测试对象重大设备重大设备 p维修成本高维修成本高计划维修计划维修 设备不分状态好坏，一律执行计划预修，对设备大面
22、积拆装设备不分状态好坏，一律执行计划预修，对设备大面积拆装使有些还可以使用的零部件被提前更换使有些还可以使用的零部件被提前更换有些部件在拆卸过程中被损坏有些部件在拆卸过程中被损坏原来磨合得很好的部件又被重新装配原来磨合得很好的部件又被重新装配状态维修状态维修 以设备状态作为维修的出发点，有针对性的纠正设备非正常状态以设备状态作为维修的出发点，有针对性的纠正设备非正常状态 各个部件的使用寿命及运行状态各个部件的使用寿命及运行状态 依靠对设备进行测试、检查和诊断来掌握其运行状态依靠对设备进行测试、检查和诊断来掌握其运行状态 4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统第二
23、十五页，共51页。设备直接经济损失1916万元Datasocket技术涡流传感器BentlySTWB系列温度变送器 STP压力变送器 MHM-04B信号调理由油膜失稳开始的，突发性、综合性强烈振动造成的轴系严重破坏第三十四页，共51页。INTEGER NOT NULL4、旋转机械故障监测诊断网络化系统反光物体平面反射镜：垂直于输入和输出光纤而移动，光源发出的光经输入光纤，在反光面的形成反射锥体输出光纤光敏二极管系统、机组、设备6、旋转机械故障监测诊断网络化系统油膜的电学性能极不稳定标定困难，难以定量Associated rpm(Hz)基于网络的监测诊断软件平台动态：用光线示波器记录下动态应变曲
24、线配置组态、维护（采集参数、模型参数、门限参数、决策参数、数据库参数）基于网络的监测诊断软件平台Associated rpm(Hz)CPCI在线监测单元耦合到输出光纤的光通量取决于输入光纤的像发出的光锥底面与输出光纤相重叠部分的面积距离有关 设计目的设计目的保障设备的长周期安全、高效运行保障设备的长周期安全、高效运行 及时、准确地反映设备的运行状态、捕捉设备的运行隐患、确诊设备的故及时、准确地反映设备的运行状态、捕捉设备的运行隐患、确诊设备的故障类型与部位，以消除灾难故障，避免严重故障，减少一般故障障类型与部位，以消除灾难故障，避免严重故障，减少一般故障预测设备状态的未来发展变化趋势、指导机组
25、预知维修预测设备状态的未来发展变化趋势、指导机组预知维修建立完整的设备运行状态信息，支持机组的更新换代建立完整的设备运行状态信息，支持机组的更新换代 测试测试内容内容信号检测及调理信号检测及调理实时采集机组关键参数：振动、转速、工艺实时采集机组关键参数：振动、转速、工艺特征提取、进行机组状态监测特征提取、进行机组状态监测提供分析诊断的各种工具提供分析诊断的各种工具评估机组运行的性能状态评估机组运行的性能状态机组数据存储机组数据存储6 6、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统第二十六页，共51页。测试方案测试方案 p监测诊断发展趋势监测诊断发展趋势网络化：网络化：远程、
26、分布式监测；异地托管远程、分布式监测；异地托管专业化：专业化：产品厂家参与、专业机构参与产品厂家参与、专业机构参与标准化：信息标准化、分析模块标准化标准化：信息标准化、分析模块标准化p方案方案利用信息网络，实现旋转设备状态信息采集、存储、传输、分析和利用信息网络，实现旋转设备状态信息采集、存储、传输、分析和共享等共享等传感器信号处理测量、分析、传输传感器信号处理测量、分析、传输p指标指标振动：快变信号，振动：快变信号，0 0150150mm5 5、带宽、带宽0 010kHz10kHz转速：脉冲信号，转速：脉冲信号，0 012000rpm12000rpm工艺：慢变信号，工艺：慢变信号，0 05V
27、5V0.50.54 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统第二十七页，共51页。测试方案测试方案 6 6、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统 企企业业网网 设设备备状状态态监监测测系系统统 企业级 数据库 服务器 设设备备监监测测单单元元 关键机组 关键机组 振动量 设设备备监监测测单单元元 工艺量 转速 企业级 Web 服务器 监监测测诊诊断断平平台台（用用户户终终端端）网上 组态 网络化的网络化的CPCI设备状态监测单元设备状态监测单元 网络数据库网络数据库基于网络的监测诊断软件平台基于网络的监测诊断软件平台第二十八页，共51页。传感
28、器选择传感器选择 p振动振动转子振动：非接触式、振动转子振动：非接触式、振动 涡流传感器涡流传感器Bently 激光传感器激光传感器米依米依机壳振动：接触式、速度机壳振动：接触式、速度/加速度加速度p转速：转速：非接触式：涡流式、光电式非接触式：涡流式、光电式p推荐传感器推荐传感器振动、转速振动、转速涡流传感器涡流传感器精度、成本适中精度、成本适中非接触测试、可靠稳定非接触测试、可靠稳定安装容易安装容易机壳振动机壳振动加速度传感器加速度传感器使用方便使用方便安装容易安装容易4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统灵敏度：灵敏度：100mV/g 100mV/g 量程
29、：量程：50g 50g 频率范围：频率范围：0.5-8000Hz0.5-8000Hz（10%)10%)安装谐振点安装谐振点:30kHz:30kHz 分辨率：分辨率：0.0002g 0.0002g 重量：重量：8gm 8gm 线性：线性：1%1%输出偏压：输出偏压：8-12VDC 8-12VDC 恒定电流：恒定电流：2-20mA2-20mA输出阻抗：输出阻抗：150 150 激励电压：激励电压：18-30VDC18-30VDC探头直径（探头直径（mmmm）8 8量程（量程（mmmm）2 2 灵敏度（灵敏度（v/mmv/mm）8 8频率响应（频率响应（KHzKHz）0 05 5 温漂（温漂（/FS
30、/FS）0.1 0.1 线性度误差（线性度误差（FSFS）2.0 2.0 第二十九页，共51页。传感器选择传感器选择 p工艺工艺温度：热电偶温度：热电偶/热电阻热电阻压力：应变式压力：应变式p推荐传感器推荐传感器输出标准信号输出标准信号 05V、420mA输出阻抗输出阻抗 200 4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统STWBSTWB系列温度变送器系列温度变送器 STP STP压力变送器压力变送器 MHM-04B MHM-04B信号调理信号调理 第三十页，共51页。测试部位测试部位推荐测点位置推荐测点位置p振动振动每个支承面选择每个支承面选择2个径向振动测点个径
31、向振动测点每段转子选择每段转子选择1个轴向位移点个轴向位移点径向振动传感器互为径向振动传感器互为90布置布置被测表面材质均匀被测表面材质均匀4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统 水平水平传感器传感器 垂直垂直传感器传感器 转子转子 汽轮机汽轮机 增压机增压机 空压机空压机 变速箱变速箱 汽汽轮轮机北机北 x 汽机北汽机北 y 汽汽轮轮机南机南 x 汽汽轮轮机南机南 y 增压机增压机北北 y 增压机增压机南南 y 增压机增压机北北 x 增压机增压机南南 x 空压空压机北机北 y 空压空压机南机南 y 空压空压机北机北 x 空压空压机南机南 x 增压机轴向增压机轴
32、向 空压机轴向空压机轴向 汽轮机转速汽轮机转速 空压机转速空压机转速 第三十一页，共51页。测试部位测试部位推荐测点位置推荐测点位置p加速度加速度机壳四角选择测点机壳四角选择测点 （靠近支承面）（靠近支承面）垂直安装、钢柱螺栓连接垂直安装、钢柱螺栓连接p转速转速/鉴相鉴相鉴相槽鉴相槽 槽深槽深1mm、宽取、宽取l决于转速、转子直径、探头直径决于转速、转子直径、探头直径 4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统可选测点可选测点 ms 0 -5 -10 -15 V（a）转速探头 （b）转速脉冲信号 转转子子 探头 鉴相槽 D l 探头 鉴相槽 D 转转子子 转转子子
33、第三十二页，共51页。CPCICPCI在线监测单元在线监测单元 p基本任务基本任务机组信号调理机组信号调理机组完整的状态信息（振动量、工艺量和转速）采集机组完整的状态信息（振动量、工艺量和转速）采集获取数据的网上发布获取数据的网上发布事件（升降速过程、报警运行）触发的数据存入企业数据库事件（升降速过程、报警运行）触发的数据存入企业数据库p基本组成基本组成4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统型号：型号：CPCI-6840VCPCI-6840V尺寸：标准尺寸：标准6U6U面板面板2 2个槽位个槽位处理器：处理器：Pentium III/1.6GHzPentium
34、III/1.6GHz主存贮器：主存贮器：512MB512MB内置硬盘：内置硬盘：40GB40GB内置接口：内置接口：2 2个个LANLAN、4 4个个USBUSB操作系统：操作系统：Windows XPWindows XP第三十三页，共51页。CPCICPCI在线监测单元在线监测单元 p基于基于DSP的采集处理模块的采集处理模块信号调理信号调理并行采集并行采集实时处理实时处理专用专用DSP芯片：芯片：TMS320C6711扩展存储器：扩展存储器：64MB数据缓存数据缓存FIFO嵌入式系统：微型实时内核嵌入式系统：微型实时内核DSP/BIOS多任务、多进程多任务、多进程4 4、旋转机械故障监测诊
35、断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统外扩外扩 存贮器存贮器 通道通道 1 通道通道 2 通道通道 3 通道通道 8 数数 据据 缓缓 冲冲 器器 控制电路控制电路 DSP 处理器处理器 调理板调理板 数据收发器数据收发器 滤波滤波 寄存器寄存器 中断管理中断管理 CPCI 总线总线 外时钟外时钟 外触发外触发 信号调理信号调理 滤波、滤波、ADC 信号调理信号调理 滤波、滤波、ADC 信号调理信号调理 滤波、滤波、ADC 信号调理信号调理 滤波、滤波、ADC 第三十四页，共51页。CPCICPCI在线监测单元在线监测单元 p监测软件监测软件n软件环境软件环境nWindows2000nM
36、S SQLn三层结构三层结构n自适应采集模块自适应采集模块n设备数据管理模块设备数据管理模块n网上组态和维护网上组态和维护n多自主数据库多自主数据库nDSP数据库数据库nCPCI数据库数据库n企业数据库企业数据库n多种传输多种传输n数据发布数据发布n存库存库4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统 企业企业 数据库数据库 监测诊断监测诊断系统系统 系统维护和企业库管理系统维护和企业库管理 1.可视化系统组态 2.系统维护 3.企业库的存储和维护 设备监测信息获取程序 DSP 模块 数据库 自适应 采集处理、存储 DSP-CPCI 通讯接口 数据采集接口 DSP 自
37、适应采集模块自适应采集模块 数据采集 驱动程序 64 通道通道 16 位采集模块位采集模块 基于 事件（门限、分频、趋势监测）驱动 的数据管理机制 TCP/IP 数据通讯接口 系统配置 维护程序 数据广播 数据包 数据包 控制包 基于基于CPCI总线的设备监测单元总线的设备监测单元 企业库 CPCI 平台 数据库 数据包 控制包 第三十五页，共51页。数据库设计数据库设计存储和共享存储和共享MIMOSA规范规范企业库树状结构企业库树状结构数据库定义数据库定义 企业及数据库定位企业及数据库定位节点结构节点结构 系统、机组、设备系统、机组、设备测点结构测点结构 测量位置、类型、传感器等参数测量位置
38、、类型、传感器等参数测点监测测点监测 报警门限、测量事件、测量数据报警门限、测量事件、测量数据监测单元监测单元 基本信息、模块配置、关联信息基本信息、模块配置、关联信息4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统 数数据据库库#13 site#15 site database 纪纪录录状状态态表表#12 row_status_type 节节点点结结构构#18 segment#19 segment_child#17 segment_type 与与节节点点相相关关的的数数据据#25 sg_num_dat_type#27 segment_num_data#26 sg_chr
39、_dat_type#28 segment_chr_data 测测点点结结构构#47 meas_location#55 meas_loc_type#46 tr_axis_dir_type#53 trans_type 测测量量单单位位#23 eng_unit_type#22 ref_unit_type 报报警警设设置置#060 alarm_severity#061 alarm_type#317 num_alarm_reg#319 spa_alarm_reg 测测量量数数据据#58 mevent_num_data#_ mevent_waveform 测测量量事事件件#56 meas_event#_
40、meas_event_type 基于CRIS V2.1规范的企业数据库结构层次示意图 测测 点点 监监 测测 第三十六页，共51页。数据库设计数据库设计p时域波形数据表时域波形数据表ColumnDescriptionSize/Typemeas_loc_siteMeasurement location idINTEGER NOT NULLmeas_loc_idINTEGER NOT NULLgmtTime of measurement(GMT)CHAR(29)NOT NULLec_db_siteec_db_siteEng.change type codeINTEGER NOT NULLec_db
41、_idec_db_idINTEGER NOT NULLec_type_codeec_type_codeINTEGER NOT NULLsample_rateSampling rate(Hz)DOUBLE NOT NULLmin_frequencyFrequency band minimum(Hz)DOUBLEmax_frequencyFrequency band maximum(Hz)DOUBLEnumber_of_samplesNumber of samplesDOUBLE NOT NULLassoc_rpm_in_hzAssociated rpm(Hz)DOUBLEnameFull des
42、criptionVARCHAR(254)waveform_dataWaveform dataLONG BINARYgmt_last_updatedLast updatedDATETIME NOT NULLrstat_type_codeRow status type codeSMALLINT NOT NULL4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统第三十七页，共51页。数据包设计数据包设计p数据包：数据包：构成监测数据流构成监测数据流数据信息包数据信息包信息全面信息全面结构紧凑结构紧凑标识标识+应用应用+数据数据控制信息包控制信息包系统建立在控制信息包系统建立在控制
43、信息包初始化（单元初始化（单元/模块）模块）配置组态、维护（采集参数、模型参数、门限参数、决策参数、数据库参配置组态、维护（采集参数、模型参数、门限参数、决策参数、数据库参数）数）企企业业 数数据据库库 远远程程监监测测系系统统 DSP 模块 数据库 DSP 自自适适应应采采集集模模块块 CPCI设设备备监监测测单单元元 CPCI 平台 数据库 DSP 模块 数据库 DSP 自自适适应应采采集集模模块块 DSP 模块 数据库 DSP 自自适适应应采采集集模模块块 数数据据包包 数数据据包包 数数据据包包 数据包 网网络络 数数 据据 包包 4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监
44、测诊断网络化系统第三十八页，共51页。数据库设计数据库设计数据信息包设计：数据信息包设计：标识信息标识信息 站点代码、节点代码、信息类站点代码、节点代码、信息类型、事件类型、监测标记、信型、事件类型、监测标记、信息包总数、信息包编号息包总数、信息包编号 应用信息应用信息 采集时间、关联转速、各类测点采集时间、关联转速、各类测点的样本个数、采样长度、采样的样本个数、采样长度、采样频率频率测量数据测量数据 鉴相、振动、速度、工艺依次排鉴相、振动、速度、工艺依次排列的实际数据列的实际数据 信 息 包 总 数 信 息 包 编 号 站 点 代 码 监 测 标 记 事 件 类 型 采 集 年 月 日 采
45、集 时 分 秒 关 联 转 速 鉴 相 脉 冲 通 道 鉴 相 数 据 2*vln 振 动1数 据 2*vln 振 动2数 据 2*len 速 度X数 据2*aln 工 艺 数 据 2*sch 标标识识信信息息块块 应应用用信信息息块块 测测量量数数据据块块 数 据 包 结 构 第三十九页，共51页。序号 名称 类型 说明 注 1 信息包总数 2 2 信息包编号 2 3 站点代码 4 企业的 ID 号 4 数据库代码 4 企业内数据库的 ID 号 5 节点代码 2 企业内机组的 ID 号 6 监测单元编号 2 机组的监测单元编号 7 信息类型 2 1、实时；2、快采数据；3、块数据 8 监测标
46、记 2 是否超限：0、没有；1、有 9 事件类型 2 1、定时；2、报警；3、启停机 标 识 信 息 块 10 采集年月日 4 格式为：yyyymmdd 11 采集时分秒 4 格式为：hhmmssdd（dd 为秒的小数）12 关联转速 2 对应的机组工作转速 13 鉴相脉冲通道 2 设为 num1，0 为无，有取值为 1 14 振动测点总数 2 设为 num2 15 振动测点类型 2 16 振动采样频率 2 17 振动采样长度 2 设为 len1 18 保留 4 振动采集参数 19 速度测点总数 2 设为 num3 20 速度测点类型 2 21 速度采样频率 2 22 速度采样长度 2 设为
47、len2 23 保留 4 速度采集参数 24 工艺测点总数 2 设为 num4，最大为 60 25 保留 4 工艺采集参数 26 工艺 1 类型 2 27 工艺 2 类型 2 25+num4 工艺 num4 类型 2 工艺测点的类型 应 用 信 息 块 100 鉴相数据 2*len1 鉴相信号，长度取振动样本长度 振动 1 数据 2*len1 振动 2 数据 2*len1 振动样本的数据 测量数据 第四十页，共51页。数据发布数据发布DatasocketDatasocket技术技术实时、连续发布实时、连续发布远程系统使用远程系统使用URLURL来授来授权读取权读取 数据发布 服务器端 客户端
48、DataSocket服务器 数据发布系统模型 远程 监测系统 1 CPCI 设备 监测单元 远程 监测系统 2 4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统第四十一页，共51页。CPCI监测单元监测单元设备监测诊断系统设备监测诊断系统 监测诊断平台监测诊断平台开发平台开发平台 LabVIEWLabVIEW图形化编程工具图形化编程工具监测数据接收监测数据接收 DataSocket DataSocket数据库访问数据库访问 ADO ADO（ActiveXActiveX数据对象）数据对象）功能功能 获取数据获取数据 监测分析诊断监测分析诊断4 4、旋转机械故障监测诊断网络化
49、系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统第四十二页，共51页。监测诊断平台监测诊断平台p远程监测远程监测获取一组监测数据获取一组监测数据数据发布数据发布数据库数据库监测分析监测分析诊断分析诊断分析4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统第四十三页，共51页。监测诊断平台监测诊断平台p远程监测远程监测 机组状态总览图机组状态总览图4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统监测系统总介面监测系统总介面趋势分析图趋势分析图时间转速图波德图时间转速图波德图第四十四页，共51页。监测诊断平台监测诊断平台远程诊断远程诊断以网络数据库为核心，进行以网络数
50、据库为核心，进行 监测数据的处理分析监测数据的处理分析 基本组成：数据查询、振动信号分析和报告生成基本组成：数据查询、振动信号分析和报告生成多组数据综合分析多组数据综合分析CPCI设备设备监测监测单元单元企业数据企业数据库服务器库服务器网络化网络化诊断系统诊断系统诊诊断断结结论论访问数据库访问数据库 获取数据获取数据 4 4、旋转机械故障监测诊断网络化系统、旋转机械故障监测诊断网络化系统第四十五页，共51页。监测诊断平台监测诊断平台p远程诊断远程诊断趋势分析趋势分析测点分析测点分析截面分析截面分析瞬态分析瞬态分析（起停车）（起停车）时频分析时频分析全息瀑布图全息瀑布图瀑布图分析瀑布图分析三维谱
