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振動監(jiān)測系統(tǒng)在船舶輔機設(shè)備的應(yīng)用
發(fā)布時間:2021-11-23 08:53:51

船舶輔機設(shè)備運行工況為短時大功率、連續(xù)啟?;蜻B續(xù)高速運行等,變工況和輔機設(shè)備所處的復(fù)雜工作環(huán)境共同加快了設(shè)備磨損,且自身產(chǎn)生并疊加船體振動,易導(dǎo)致設(shè)備故障。如不及時排除隱患,將造成輔機設(shè)備不可逆的損壞,增加設(shè)備額外的維修費用。

1、系統(tǒng)功能要求

為滿足未來船舶的發(fā)展需求,結(jié)合中國船級社《智能船舶規(guī)范》(2020),設(shè)計了振動監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實現(xiàn)對輔機振動狀態(tài)的實時監(jiān)測,并將數(shù)據(jù)存儲進數(shù)據(jù)庫,以解決傳統(tǒng)檢測方式耗時且無法第一時間發(fā)現(xiàn)故障的問題。具體功能包括:

(1)實時振動數(shù)據(jù)查詢: 對于所有被監(jiān)測的輔機設(shè)備,能夠在上位機端實時顯示其振動頻譜與振動烈度評級。

(2)振動異常報警: 當(dāng)輔機設(shè)備出現(xiàn)振動異常情況,提示報警,并存儲報警信息。

(3)歷史數(shù)據(jù)查詢: 能夠查詢特定時間段的歷史數(shù)據(jù)。

(4)手動存儲: 針對特定振動狀況能夠手動存儲當(dāng)前的振動數(shù)據(jù)。

(5)定時存儲: 能夠定時存儲所有監(jiān)測輔機設(shè)備的振動數(shù)據(jù)。

2、系統(tǒng)總體設(shè)計

整個系統(tǒng)由振動傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和上位機3個部分組成。振動傳感器模塊包括加速度傳感器、主控單元和通訊模塊。加速度傳感器采用微機電系統(tǒng)(MEMS)加速度傳感器,通過主控單元將實時數(shù)據(jù)進行預(yù)處理、加窗、快速傅里葉變換后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集服務(wù)器,再由數(shù)據(jù)采集服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到上位機。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖1。

振動圖1.png

振動傳感器模塊主要由MEMS傳感器、MCU模塊和通訊模塊共同組成。MEMS振動傳感器具有低功耗、輕質(zhì)量、高靈敏度、低噪聲值的特點,能夠較好地采集輔機設(shè)備的振動信息。本系統(tǒng)設(shè)計采用ADIS16227型號的加速度傳感器。該傳感器最大檢測加速度為70g,最大采樣頻率為100.2kHz。MCU模塊采用STM32F103低功耗ARM微處理器,通過SPI接口與傳感器進行數(shù)據(jù)通訊。