详细说明

HJ8210水泵在线监测和诊断系统

1 技术背景

旋转及往复式机械是工业上应用最为广泛的机械设备，许多大型旋转机械，如：离心泵、电动机、发动机、发电机、压缩机、汽轮机、轧钢机等都是电力、石化、冶炼、船舶、航空航天、矿业、核能等的关键设备。且现代机械正朝着轻型化、大型化、重载化和高度自动化发展，这些旋转机械设备涉及强度、结构、震动、噪声、材料、工艺、应用环境、可靠性等大量复杂问题，重大故障时有发生，严重影响了安全稳定经济运行，并造成了大量的经济损失，若在军工领域，可能还会严重影响国家安全。因此，如何使得旋转机械安全、稳定、可靠的运行，减少常规和突发性事故的发生，避免重大事故和经济损失，是个重要的课题。

早期第一代维修模式是被动维修，即坏了才修、不坏不修，这造成了大量的重大事故和经济损失，已经基本被淘汰。

第二代维修模式是预防（计划）维修，即定期维修，不管设备状态如何，坏与不坏，修了再说，没有基于设备现实的维修计划，往往采取一些不必要的、过度的维修措施，耗费了大量的物力和人力，并造成了大量的经济损失，而且由于维修不当，对设备造成不必要的损害。

第三代维修模式为状态维修，随着计算机技术的发展，是状态维修技术得以更广泛的应用，可以根据设备的运行状态制定合理、必要的维修方案和计划，既可避免没有必要的过度维修，又可避免维修不足导致的危害，得以最少的资源消耗保持设备的固有的可靠性和安全性，降低设备的风险检查、维护、操作等，是目前国际上流行的设备维护和维修模式，在发达国家已广泛应用于航空、航天、军工、核电、船舶等重要领域，发挥了巨大的经济效益。

旋转及往复式机械在线监测和故障诊断及预警是一项涉及多学科综合的复杂技术，无论在理论研究还是在实践应用方面都在不断发展中。杭州合济科技整合国内、国际上能够成熟应用并被业内专家及用户认可的技术和产品，研发了HJ8000系列旋转机械在线监测和诊断系统。

2 系统概述

2.1 概述

HJ8000系列旋转机械在线监测和诊断系统专注于开发旋转及往复式机械的在线状态监测和故障分析，十分完善地将目前世界上最先进的机械故障诊断技术和理论融合运用，将该系统发展为具有状态检修意义上的状态监测和故障诊断系统；能够在线连续监测各类旋转机组运行过程中的振动及各种工艺参数，自动存储振动分频、相位、波形、起停机等有诊断价值的数据，并提供专业的诊断图谱；可及时识别机组的运行状态，发现故障的早期征兆，对故障真伪、故障部位、故障类型、严重程度、发展趋势做出准确判断，从而及早消除故障隐患，避免事故的发生，提高设备的可靠性，降低维修成本，是机械实现状态检修的可靠和充分的依据，对用户制定检修计划、增强企业的综合竞争力具有显著的意义。

HJ8000系列旋转机械在线监测和诊断系统可广泛应用于：火电、核电、水电、风电、船舶、石油、石化、冶金、矿山、水泥、造纸、食品、制药等行业的汽轮发电机组、水轮发电机组、燃气轮机、风力涡轮、船舶动力系统、泵、电动机、齿轮箱、压缩机等各类旋转及往复式机械的在线监测和诊断。

HJ8000系列旋转机械在线监测和分析系统包括以下系列：

l 汽轮发电机组在线监测和诊断系统；

l 辅助机泵在线监测和诊断系统；

l 风力发电机组在线监测和诊断系统；

l 水轮发电机组在线监测和诊断系统；

l 提升机卷扬机在线监测和诊断系统；

1.1 系统价值和投资收益

² 优化维修策略，控制维护成本：

提高机组的可靠性和降低维护成本，是企业不断追求的目标，在企业实施优化维修、点检定修是必然的发展趋势。监测产品可为机组的安全长周期运行提供坚实的保障，可为企业顺利实施状态检修提供可靠依据。

² 挖掘设备信息，提供决策依据：

产品可以挖掘机组早期故障征兆，准确判断故障部位，提供机组状态发展趋势及故障严重程度。从而帮助用户根据实际状况制定决策，计划维护时间和方式：可以选择使机组继续运转至更适宜的时间再进行维修，从而使损失降到最低；或者选择在机组问题还不严重、维护成本较低时解决问题。

² 利用外部资源，健全人才队伍：

状态检修的实施基础是对机组的状态监测，实施机组状态监测的关键是对机组进行监测的人员；监测产品提供的远程在线监测功能，可以很方便地调动外部的专家资源，从而与企业一起用好状态监测系统，发挥系统应有的作用； 

² 降低运行风险，增加企业利润：

在安全性或生产环境方面的任何“疏忽”，都可能带来灾难性的后果。预防性功能意味着影响人员和环境安全的严重机组故障大为减少。从而可以大大减少被迫停机次数，降低运行风险，增加企业利润。

投资收益－卓越的投资回报

1 系统构成

HJ8000系统结构图

现场采集站安装在控制室或操作间，用于对汽轮机、水泵、风机等旋转机械设备的监测，负责对轴振、瓦振、键相、转速、轴向位移、胀差、偏心、温度、过程量等信号的调理、采集、生成丰富的专业诊断图谱分析、进行启停机、变化数据等有用数据的生成并临时存储，并向主服务器上传相关数据；

中心服务器安装于企业局域网内的信息机房或者调度室等，进行数据的长期存储和管理、B/S结构的数据网上传输和发布、专业分析图谱、故障诊断并负责对各现场采集站的设置和管理，以及其它信息管理。

浏览站为厂内或者是网上任何一个授权工作站，为厂内的专职工程师和诊断专家提供信息浏览和分析应用。

远程中心可邀请国内外设备专家对故障信号做出更为专业的分析，并给出相关分析报告。

系统所需要的大部分信号可以来自现有的TSI、DTM以及DCS等系统的通用信号，根据需要可能要安装用于提取轴承振动信号的加速器。

系统采用先进的传感器技术，超强的信号处理装置，将探测到的设备过程信息转化成一系列的可能性故障信号，再根据设备的运行状态就可分别与故障库内各状态下的故障种类和程度进行类比分析，就可以确定设备或部件的故障位置和诊断信息，并呈现给相关人员。这样就可以对故障的严重程度、何时需要维修以及何时会发展成为重大事故进行评估。

现场采集站各种接线图例：

1 系统功能特点

1.1 系统特点

1. 强大的信号分析和处理方法和功能

2. 五大类40多种图谱及报表分析功能

3. 全面的监测和故障自动诊断，可实现远程故障监测、诊断；

4. 瞬态故障诊断功能；

5. 设备运行性能监控，能够追踪、报告设备管理主要绩效指标；

6. 易扩展的故障知识库；

7. 多级灵活的信号报警功能；

8. 强大的远程数据功能，高速数据采样，B/S模式；可方便的与ERP系统PM模块实现信息交互，实现旋转机械检修智能化和信息化；

9. 信息管理，查看现场所有数据信息、分析图谱、报表等，而无需任何专门软件，只要远程计算机能连接Internet即可，并且可以为多个工厂、管线上的多个站场等建立远程监测诊断信息平台 

10. 易维护，兼容性好，易扩展，系统稳定性好。

11. 卓越的售后服务，不但提供定期、主动的售后服务，更有长久的个性化定制及升级服务。

12. 专业的国内外行业专家服务团提供随时服务。

1.2 系统能监测到故障类型

    可以监测到的常见故障类型：轴承的过热、污染、腐蚀、过负荷、不对中、配合松动、润滑油失效、正常疲劳失效等；齿轮的齿面磨损、弯曲疲劳、断齿、齿面胶合、划痕、接触疲劳、点蚀等。

1.3 系统主要功能

1.3.1 数据采集

现场采集站安装在现场设备附近，采用连续串行数据采集方式，采样频率为10KHz最多可连接16路传感器信号，如振动、温度、4—20mA、1—5V信号等，完成对信号的调理、采集、处理；现场采集站处理后的数据，通过RS485总线及网络转换模块，经由局域网传输到中心服务器。

1.3.2 数据存储

中心服务器接收、存储、备份现场采集站上传的数据（包括：实时数据、趋势数据、历史数据及报警记录等4大类）；

数据存储策略：系统的设置信息可以导出到文件中备份。历史数据根据SQL数据库的备份策略来备份。数据服务器采用双硬盘/，系统的正常数据与备份数据是保存在不同的硬盘上的，以防止由于硬盘崩溃或故障导致备份数据的丢失。所有数据按照不同的装置，保存在不同的数据表内。其它具体诊断数据的存储时间间隔等见后面描述。提供两种方式供用户检索历史数据，可单独检索按时间存储的历史数据，或查询异常的报警数据。

1.3.3 状态监测

包括在线状态监测、离线状态监测、可靠性监测、性能检测、透平机平衡监测等等。

1.3.4 故障诊断

诊断故障类型、级别、位置等；在初始阶段探测出设备故障，在发展阶段诊断故障，在退化阶段预测故障。包括：

故障识别：设备及部件类型、故障级别等的描述；

故障诊断：可能引起故障的原因；

建议：对给出的诊断如何做出反应；

1.3.5 瞬时故障自动诊断

同步实时监测启停机等过渡状态，检测瞬间发生的故障，故障发生时操作人员应立即迅速采取行动。

1.3.6 灵活的信号报警功能

系统具有故障征兆强度曲线图，能够诊断出故障的严重程度进行报警；系统能够根据故障类型将故障分为操作、维护、系统报警等，方便相关工作人员操作，并且这些信息都在线、透明的呈现给日常操作人员。

1.3.7 强大的易扩展的故障知识库

系统具有强大的故障知识库，拥有公司和业内相关专家以及多年现场实施的故障知识。故障知识库设计为模块化、积木化，可在线更改组态，很方便的增加新测点、分析方法、软件模块、扩充故障知识等。

1.3.8 功能强大的图形管理器

系统具有功能强大的图形管理器，对于不同的设备、组件、故障特征信号、分析方法等不同的显示图谱。可以方便、专业的设计图谱的不同表现形式，以直观、形象的呈现给日常维护操作人员。

1.3.9 报告功能

系统可定期自动生成值班报告（包含在下一班值期必须要解决的问题）、诊断报告和管理报告等，方便值班工作人员分析，所有报告也可以人工手动生成。

1.3.10 与其它系统的互联

系统所需要的大部分信号可以来自现有的TSI、DTM以及DCS等系统的通用信号，根据需要可能安装用于提取轴承振动信号的加速器。它也很容易与DCS、资料历史、CMMS及其它监测系统兼容。