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振動監測系統在船舶輔機設備的應用
發布時間:2021-11-23 08:53:51

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

1、系統功能要求

為滿足未來船舶的發展需求,結合中國船級社《智能船舶規范》(2020),設計了振動監測系統。該系統可實現對輔機振動狀態的實時監測,并將數據存儲進數據庫,以解決傳統檢測方式耗時且無法第一時間發現故障的問題。具體功能包括:

(1)實時振動數據查詢: 對于所有被監測的輔機設備,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: 當輔機設備出現振動異常情況,提示報警,并存儲報警信息。

(3)歷史數據查詢: 能夠查詢特定時間段的歷史數據。

(4)手動存儲: 針對特定振動狀況能夠手動存儲當前的振動數據。

(5)定時存儲: 能夠定時存儲所有監測輔機設備的振動數據。

2、系統總體設計

整個系統由振動傳感器模塊、數據采集服務器和上位機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(MEMS)加速度傳感器,通過主控單元將實時數據進行預處理、加窗、快速傅里葉變換后傳輸到數據采集服務器,再由數據采集服務器轉發到上位機。其系統結構框圖見圖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、輕質量、高靈敏度、低噪聲值的特點,能夠較好地采集輔機設備的振動信息。本系統設計采用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據通訊。

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