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、連續啟停或連續高速運行等，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。
