[發明專利]一種船用旋轉機械軸系振動狀態監測裝置及方法

無效

• 申請號: 201210192987.2
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102735329A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 章藝;符棟梁;周璞;彭勇晟;高驥超;張亮
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0四研究所
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

1.一種船用旋轉機械軸系振動狀態監測裝置，其特征在于，包括模擬信號處理模塊、CPU模塊、外圍輸入輸出模塊及電源管理模塊，振動信號、工藝信號和轉速鍵相信號經過模擬信號處理模塊處理轉換后，送入CPU模塊計算儲存，輸入輸出模塊與CPU模塊交換數據，電源管理模塊包含電源處理電路和電源電壓監控與復位電路，電源處理電路為各個模塊芯片提供電源，電源電壓監控與復位電路接收各電源信號，輸出報警和控制信號。

2.根據權利要求1所述船用旋轉機械軸系振動狀態監測裝置，其特征在于，所述振動信號經過模擬信號處理模塊的隔直電路后，振動交流信號依次經過自動反饋放大電路、中心頻率自動可調的跟蹤濾波電路后，進入同步并行采用A/D轉換器進行A/D轉換后輸出CPU模塊；振動信號和工藝信號通過模擬信號處理模塊的8選1模擬開關進行通道快速切換后，輸出的振動信號經過隔交電路轉為振動直流信號，振動直流信號和工藝信號依次經過自動放大電路和A/D轉換器轉換后輸出CPU模塊；轉速鍵相信號先通過模擬信號處理模塊的低通濾波器濾除轉速采集范圍以外的高頻干擾，而后經過比較器和光耦隔離輸出標準方波信號到CPU模塊。

3.根據權利要求1所述船用旋轉機械軸系振動狀態監測裝置，其特征在于，所述輸入輸出模塊包含人機交互的電容式觸摸屏和薄膜按鍵，數據顯示的LCD顯示屏和可外擴的監控室顯示大屏，數據交互的以太網接口、USB接口、串口、GPIO通用輸入輸出擴展口。

4.根據權利要求1所述船用旋轉機械軸系振動狀態監測裝置，其特征在于，所述CPU模塊包含OMAP-138微處理器最小系統和FPGA現場可編程門陣列，OMAP最小系統主要包含雙核OMAP-138芯片、存儲系統、晶振時鐘系統以及觸摸屏顯示驅動電路；前端采集信號模數轉換后數據進入FPGA現場可編程門陣列進行預處理、邏輯控制和譯碼。

5.根據權利要求4所述船用旋轉機械軸系振動狀態監測裝置，其特征在于，所述OMAP-138包含C6747?DSP和ARM926J兩塊CPU，FPGA現場可編程門陣列輸出的采集信號送入DSP芯片進行運算，ARM芯片輸出顯示結果，與各型接口數據的通訊。

6.一種船用旋轉機械軸系振動狀態監測方法，包括船用旋轉機械軸系振動狀態監測裝置，其特征在于，具體包括如下步驟：

1）確定監測方案：根據旋轉機械設備及軸系的類型、特點以及所需監測參數考慮布置傳感器的類型、數量、位置；根據這個艙室環境條件確定裝置走線方式、裝置布置位置；根據全船現有條件確定數據通訊方式，如果不具備全船網絡監控模式，即可選擇脫機黑匣子監測模式，如可進行全船局域網布置，則可選擇局域網監控室監測模式，甚至整船具備海事衛星傳輸數據能力，系統可采用衛星通信遠程監測模式；

2）布置傳感器及布線：根據確定的方案在機組軸系每個軸承附近布置振動位移傳感器，在設備關鍵部位布置振動速度或是加速度傳感器，在每個軸系下布置轉速傳感器，根據狀態監測的要求布置不同類型的油溫、油壓、氣壓、液壓工藝信號傳感器和接入開關量信號，然后根據方案布置屏蔽連接線和安放監測裝置，并連接所有設備，將裝置設置至調試模式，調試前端所有傳感器直至確保無任何問題為止；

3）待所監測機組開機運行后，振動位移傳感器將采集到的振動位移傳感器送入裝置，裝置模擬信號處理部分將信號分為直流與交流，通過各自的模擬信號處理電路后，將轉換后的數字信號送入后端CPU模塊；

4）首先接受轉換后的數字信號是FPGA內核，FPGA將轉換后的數字信號大小端轉換、重新打包整理后發送給OMAP-138的DSP；

5）進入DSP后，DSP先將信號作數字濾波，根據ARM指令進行算法處理，DSP對數字信號進行變換或處理后，將數據交給OMAP的ARM內核；

6）ARM內核的運行流程是，由外置SPI?flash的引導程序啟動嵌入式操作系統，操作系統啟動后逐步加載各種外設驅動，而后啟動裝置界面，用戶或船員通過裝置界面輸入要求參數，ARM響應后，向DSP發出請求要求DSP對數據進行小波變換，DSP響應并完成后將處理完畢的數據發送給ARM，ARM接收后通過界面程序在屏幕上繪制相應圖形；

7）在ARM顯示界面運行的同時，對所采集的數據以日常數據庫、啟停機數據庫、黑匣子數據庫的形式保存于裝置固態硬盤上，若裝置采用脫機黑匣子監測模式，則可通過裝置通訊接口，將存儲于固態硬盤的歷史數據上傳至監測站對數據進行詳細分析、診斷；

8）若監測裝置采用全船網絡監控模式，各個機組的監測裝置發送數據包給監測站，監測站的應用軟件根據用戶的需要進行相應的數據處理、顯示、診斷，同時將所有數據以數據庫形式按不同機組存儲于監測站服務器的大容量硬盤；

9）若采用遠程監控模式，用戶可通過遠程計算機瀏覽器輸入監測站服務器IP地址，并進行相應權限登錄以后，調取存儲于監測站服務器上的數據，若用戶需通過手機訪問，可安裝相應手機客戶端，通過客戶端訪問監測服務器，調取數據查看機組狀態。