［摘 要］ 该文研究和探讨了旋转机械振动监测和故障诊断系统的原理和对振动信号分析的方法，结合目前振动信号处理理论、先进的计算机硬件和软件技术以及当前流行的网络处理技术，提出了一套完善的解决方案。
［关键词］ 振动信号检测；实时控制；网络在线监测
1 概 述
随着现代工业和科学技术的发展以及自动化程度进一步提高，旋转机械正朝着大型化、高速化、连续化、自动化的方向发展，生产设备之间的联系也越来越紧密，投资也越来越大。因此，严格保证这类机械能在良好的状态下连续稳定地运行成为工业生产中一个很重要的方面。
国外的状态监测系统，其软件不提供中文界面，用户使用起来很不方便，且提供软件的前提是必须购买与之配套的硬件设备或者必须与特定硬件结合才能使用，这往往需花费几十万美元，而且由于仅提供软件的可执行程序以及部分手册而不是完整的源代码和全部软件文档，用户若想增加或修改某些功能将是十分困难甚至是不可能的。如何根据工业生产现场的实际需要开发出具体的状态监测系统，是当前要考虑的一个问题。下面以发电机组监测系统来介绍一下整个系统的概貌。
2 系统监测对象
该项目的监测对象是发电机组，机组是由汽轮机、发电机、励磁机3大部分组成（见图2—1）。
这3个部分的机组在运行过程中，它们的轴承会产生相关信号。发电机组的故障可分为电气故障和轴系机械故障两大类，在线监测系统的目标就是通过轴承产生的相关信号，监测发电机组转子轴承系统的运行状态和依据轴系振动特性分析，对常见的机械故障如不平衡、不对中、机械松动、油膜失稳等作出判断。
发电机组的励磁机、发电机与汽轮机3部分是同轴的，中间用联轴节相连接，无减速或增速装置。因此机组只须设置1个键相位（转速）测点，图2—1中p1测点，该键相位（转速）信号作为监测系统的外触发同步采样与振动分析时的相位基准。
2．2 向位移信号1个（图中zw1测点）
该信号表示轴承在纵向的相对于支撑点的位移。
2．3 三跨转子6个轴承处轴径向振动位移信号12个
该信号可以分为振动信号和间隙电压信号，它们是分析发电机组转子振动状态的主要信号，每个轴承处安装1个测点，每个测点有相互垂直的x、y两个径向振动位移传感器，共计12个（图2—1中z1x、z1y、z2x、z2y、z3x、z3y、z4x、z4y、z5x、z5y、z6x和z6y）。
2．4 差胀信号1个（图中未标出）
机组上已安装差胀信号监测传感器，信号可直接得到。
因此进入监测系统的信号共15个（12个径向轴振动，1个键相位，1个轴位移和1个差胀信号）。
3 系统总体结构方案
根据实际工程需要，系统应该具备以下性能：
（1）适用于工业现场的硬件结构和能与被监测机组同周期连续运行的高可靠性；（2）实时性；（3）符合生产实际需要的工程实用分析与诊断功能。基于以上的设计考虑，系统的总体结构见图3—1。
系统相对于以太网络是采用服务器／客户端模式开发，主要有如下两部分构成：（1）网络化在线数据采集器，负责实现服务器功能（主要通过该系统内部的通讯子模块实现）；（2）监测系统上位计算机，采用个人pc，该部分实现客户端功能。
发电机组的12路径向轴振动信号、1路键相位信号、1路轴位移信号和1路差胀信号，分别从bent－ly3300或7200现场监视仪表的缓冲输出端输入到网络化在线数据采集器（也可以直接从电涡流传感器的前置器输入），由该模块对信号进行调理、采样、存贮和通信；监测系统上位计算机负责系统组态、参数设置、数据管理、分析诊断并提供友好的用户界面，该部分也就是用户终端。
网络化数据采集器是一个独立的系统，该系统采用了分布式结构，其内部结构如图3—2所示。它由相对独立的3个数据采集子模块和1个通讯子模块组成。
通讯子模块有2个主要功能：数据的存储和通讯。当前数据、报警数据、启停车数据和趋势数据都保存在该模块中，为上位机的数据请求提供服务，从这个角度看，它是一个以太网络服务器设备。通讯子模块通过rs－485从数据采集子模块通过轮询的方式获得数据，同时自己也是一个以太网服务器，为以太网上的上位计算机发出的数据请求提供数据服务，从这个角度看，它也是一个网络交换设备。该模块采用一个pc104嵌入式系统。
3个网络化在线数据采集模块，分别对发电机组、汽轮机组和励磁机组单独采样，从而实现采集模块化、功能分散化，保证系统运行的可靠性。3个子模块的构建基本上是一样的。是各自独立的系统，用于采集电涡流传感器监测发电机组的相关数据（包括转速、振动数据、轴位移数据）。1个采集模块采集2个测点，每个测点
