基于计算机和单片机的集散型主从分布式振动监测故障诊断系统

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一．基本工作原理概述：

EN-8000系统是一个基于计算机和单片机的集散型主从分布式振动监测故障诊断系统。整个系统由数据采集仪及上位机组成，二者通过网络集成。上位机可通过电厂现有的各种网络与厂方的MIS系统进行通讯，还可通过电话线与网局振动分析中心联网。本系统设计新颖、配置灵活、组态方便、软件内容丰富、功能强大、且操作简单。WINDOWS方式操作、所有人-机界面均中文化，并提供在线帮助。在设计上采用了平行的前向通道结构、高速CHIPS、总线、网络、远程通讯等多项技术。EN-8000系统主要由四部分组成；一次传感器元件、EN-8000模块化高速数据采集集成系统和EN-8000数据管理、分析、专家智能诊断系统及其它外围设备。

二．用途：

EN-8000系统主要用于对工业领域大型旋转机械，如汽轮发电机组、水轮发电机组、压缩机组、燃轮机组、风机、电机、水泵等机组进行在线监测和故障诊断，自动采集、显示、记录和分析与设备安全密切相关的主要状态参数，如转速、振动、轴位移、胀差、偏心、功率、温度和压力等，快速准确地把握机组的运行状态，预测和诊断机组故障，预知故障维修，确保机组安全稳定运行。

本系统现已安装在电力、化工、冶金等领域的多家企业，系统运行状态良好，有效地解决了机组振动监测和故障分析、诊断问题，受到各用户单位的普遍欢迎。

三．结构原理及基本原理接线图:

图一：单机系统原理结构简图

EN-8000系统可根据所需监测机组的数量、分布及现场条件和用户要求，可采取多种系统结构。

四．主要技术数据及采集系统的构成:

数据采集仪负责采集振动信号、键相信号及缓变量信号，进行实时地监测、分析、处理及储存。数据采集仪由系统框架和四种信号采集板组成，系统框架提供各种工作电源，振动采集板负责采集各振动信号，键相板负责采集转速信号，而缓变量板负责采集多种缓变量信号（位移、偏心、胀差等），开关量板负责采集各开关信号。

数据采集仪硬件采用模块化结构，安装、维护、更换方便，可靠性好。每个振动量模板为8路，模拟量板和开关量板均为32路，可任意组合配置，模板之间采用现场总线网络结构。系统中各模块均可独立工作，其中某一通道或某一模块故障不会影响其他通道或其他模块正常工作，用户仅需自行更换发生故障的模块即可解决此类故障。

A．振动采集板

振动采集板负责对振动信号（电涡流传感器、速度传感器）进行采集。振动信号可直接从前置器接入或从二次仪表的缓冲端接入。振动采集板内包括信号预处理单元、低通跟踪抗混频滤波器及单片机系统，采集方式采用同起点整周期采样，在任意转速下系统的采样频率均为工频的32倍频，保证了采样的整周期性。其性能指标如下：

⑴、采样速率：100KHZ；

⑵、通道数：每块8路；

⑶、输入信号：电涡流传感器、速度传感器；

⑷、采集方式：同起点整周期采样；

⑸、测量精度：峰值误差≤１μｍ

　　　　　　　相位误差≤３°

　　　　　　　间隙误差≤０.1Ｖ

B、键相板

键相板是一块智能键相信号处理板，它由单片机进行智能控制，具有测速、整周期采样控制、触发低通跟踪抗混频滤波器等功能。键相板采用了新颖的阀值电平自动跟踪电路，从根本上克服了必须经常调整阀值电平的麻烦。其性能指标如下：

⑴、通道数：每块2路；

⑵、输入信号：电涡流传感器、光电信号；

⑶、测量范围：１～2００００转／分

⑷、测量精度：转速误差≤１转／分

C、缓变量采集板

缓变量采集板负责采集多种缓变量信号（位移、偏心、胀差、温度等）。其性能指标如下：

⑴、通道数：每块32路；

⑵、输入信号:0--10mA、4--20mA、0--5V、1--5V、0--10V；

⑶、测量精度：≤0.15；

D、开关量采集板

事故报警继电器开关信号是事故发生最直接的反应，它的准确获取对黑匣子功能的实现和故障的准确诊断有着重要的意义。