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【摘要】过去，人们在汽轮机出现振动问题的时候，通常会手动收集汽轮机振动故障的数据、人工分析汽轮机振动故障出现的问题、通过经验判断汽轮机振动故障显示的结论，这种振动监测与故障诊断方式不能满足现代化电厂生产需求。本次研究开发了一套虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统，通过检验诊断成果可以了解到本次开发的系统可以完成汽轮机不平衡、不对中、动静碰磨这三个方面的数据即时监测与故障诊断工作。
【关键词】虚拟仪器；汽轮机；振动监测；故障诊断
过去，人们在汽轮机出现振动问题的时候，通常会手动收集汽轮机振动故障的数据、人工分析汽轮机振动故障出现的问题、通过经验判断汽轮机振动故障显示的结论。这种故障监测与诊断的方式完全依赖于人工的经验判断，对于工作经验不足的工作人员来说，他们不能难以依靠人工经验有效判断。
一、虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统开发的意义
基于信息技术的发展，现在的汽轮机可以自动监测和收集汽轮机振动的数据，此时人们提出了虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统的构思。这种构思为在一个虚拟仪器中，存放有大量的汽轮机振动监测与故障诊断案例。当汽轮机在动行的时候，虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统能完成日常的振动数据监测；当振动数据监测发生异样时，它能调用汽轮机振动监测与故障诊断案例，分析出故障产生的原因，然后将得到的故障判断显示出来，交由汽轮机维修人员处理。虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统的开发，是符合信息化时代工业生产发展方向的技术，人们如果能够应用这种技术，就能使工业化生产减少人工依赖，向智能化发展，这对于提高工业化生产效率有非常重要的意义。本次研究提出了一套虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统开发方案，这套方案能够应用智能化的技术诊断汽轮机不平衡、不对中、动静碰磨这三个方面的问题。
二、虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统开发的流程
1，开发理念
虚拟仪器检测技术是美国在计算机技术发展的前提下提出了的一套工业机器诊断技术。它是在计算机的平台上虚拟出一套工业机械诊断平台，人们只要给出故障产生的数据，它就能依照人们给出的故障判断流程得到智能判断的结论。本次研究将该系统开发的流程描述如下：步骤1：测试需求分析与系统模块建立。步骤2：硬件需求分析与软件需求分析。步骤3：硬件平台搭建与软件平台搭建。步骤4：使用专用的仪器研制专用软件与设计软件算法。步骤5：硬件系统集程与编程调试。步骤6：适配器的研制与软件系统集成。步骤7：软硬件系统集成与软件完善。
2，系统设计
1）模块构建。该部分的内容是实现步骤1的全部设计流程。要用计算机技术搭建汽轮机振动监测与故障诊断系统虚拟仪器，需做好需求分析，然后将需求分析模块化。现将汽轮机振动监测与故障诊断系统分成五个模块：系统管理模块，该模块负责收集和传递信息，它分为Active X、给出测试报告、统计过程控制这三个方面的内容。虚拟仪器模块。这一模块负责测控汽轮机振动监测与故障诊断系统故障的生成，它储存有汽轮机振动监测与故障诊断系统的案例和算法。仪器驱动模块。该模块是为了实现汽轮机振动监测与故障诊断系统虚拟仪器模块功能的实现，而为之配备的软件集合。I/O接口模块：该模块是为了实现汽轮机振动监测与故障诊断系统的软件能在硬件系统中实现的接口程序集合，它是软件系统和硬件系统的桥梁。仪器硬件模块。该模块是接收了汽轮机振动监测与故障诊断系统的软件接口信息后，将之以仪器虚拟硬件方式实现的程序集合。将计算机技术搭建汽轮机振动监测与故障诊断系统划分为此六个模块，将能实现计算机技术搭建汽轮机振动监测与故障诊断系统的所有功能。以上的六个模块功能可分别实现测控程序的功能、系统管理的功能、用户界面的功能。
2）搭建平台。这部分是实现步骤2-步骤5的设计过程。
虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统的平台搭建可分为硬件平台、软件平台、扩展下台这三个部分，这三个部分的实现为步骤2-5的全部过程。这三个部分可描述为：仪器平台：采集卡——NI公司开发的M系列PCI-6211采集卡；DAQ数据板卡，它能够就用每秒250KS的速率采集数据，应用16路模拟通道输入数据。软件平台：依次按装扩展软件 VC++、Matlab 、Measurement Studio；平台软件 Labwindows/CVI；最后安装DAQ数据板卡软件、各类其它仪器平台驱动设备等。硬件平台：机架式服务器——2U；CPU——Inter Xeon E5-2643 I双路；内存——16G；硬盘——SATA 7200转硬盘×1TB、SAS15转硬盘3300G；网卡——双千兆网卡。该次平台搭建的重点为软件平台要应用VC++软件为Labwindows/CVI软件编写调用链接。该调用方法为：用户打开Labwindows/CVI软件界面，应用该界面下达指令；Labwindows/CVI软件调用VC++软件编写的DLL调用程序在平台中调用Labwindows/CVI驱动程序；Labwindows/CVI驱动程序向虚拟硬件系统下达指令，完成用户的命令。扩展软件VC++软件能应用ActiveX技术将用户界面、操作命令、驱动模块封装成一个软件系统，实现驱动系统直观化调用的功能。
3）诊断分析。该部分的内容是实现步骤6-步骤7实现的全部内容。应用以上的系统设计，可以完成虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统的设计，该系统可以实现以下的功能：自动化完成汽轮机运行数据，做好通信信号采集；应用预处理流程做好信号频谱分析；应用小波包变化的技术作好信号特征提取工作。以上的工作均由仪器平台完成。应用平台软件Labwindows/CVI平台可完成故障诊断工作。将诊断的结果应用管理系统传达给用户。该虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统能实现汽轮机发电机组多渠道的信号采集、完成智能化的监测与故障诊断流程、能将状态监测与故障诊断两种功能完全整合。该软件系统经过各类功能测试以后，可交付使用。
三、虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统开发的成果
现用一例汽轮机转子不对中的故障来说明虚拟仪器完成振动监测与故障诊断的方法。现虚拟仪器通过数据收集预测到转子出现不对中的问题，虚拟仪器根据收集的数据开始判断该转子为平行不对中、角度不对中、综合不对中。虚拟仪器通过角度对中与不对中的速度变化曲线对比分析，得到该次故障为角度不对中的问题。虚拟仪器将转子不对中的波形反应到故障频谱图上，根据数据分析，它给出转子不对中轴心轨迹，该轨迹为中等不对中的轨迹显示图。汽轮机维修人员得到该轨迹图后，可以立即检修汽轮机的故障。
总结
汽轮机是发电厂开展生产时必须要应用到的一种机械设备，这种设备运行功能较为复杂，容易出现各类故障，它一旦出现故障，将极易出现各种生产安全问题。人工化的数据监测与故障分析已经不能满足足现代化电厂生产的需求。随着信息技术的发展，人们提出了虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统建设的思路，本次研究的目的就是将这种思路实现。本次研究开发了一套虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统，通过检验诊断成果可以了解到本次开发的系统可以完成汽轮机不平衡、不对中、动静碰磨这三个方面的数据即时监测与故障诊断工作。
参考文献
[1]陈虹微.离心压缩机碰摩振动建模及改进方法[J].噪声与振动控制，2013（02）.
[2]傅雷扬，汪江，朱军，饶元.汽轮发电机组振动在线监测系统的设计与实现[J].中国电力，2013（04）.
【关键词】虚拟仪器；汽轮机；振动监测；故障诊断
过去，人们在汽轮机出现振动问题的时候，通常会手动收集汽轮机振动故障的数据、人工分析汽轮机振动故障出现的问题、通过经验判断汽轮机振动故障显示的结论。这种故障监测与诊断的方式完全依赖于人工的经验判断，对于工作经验不足的工作人员来说，他们不能难以依靠人工经验有效判断。
一、虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统开发的意义
基于信息技术的发展，现在的汽轮机可以自动监测和收集汽轮机振动的数据，此时人们提出了虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统的构思。这种构思为在一个虚拟仪器中，存放有大量的汽轮机振动监测与故障诊断案例。当汽轮机在动行的时候，虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统能完成日常的振动数据监测；当振动数据监测发生异样时，它能调用汽轮机振动监测与故障诊断案例，分析出故障产生的原因，然后将得到的故障判断显示出来，交由汽轮机维修人员处理。虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统的开发，是符合信息化时代工业生产发展方向的技术，人们如果能够应用这种技术，就能使工业化生产减少人工依赖，向智能化发展，这对于提高工业化生产效率有非常重要的意义。本次研究提出了一套虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统开发方案，这套方案能够应用智能化的技术诊断汽轮机不平衡、不对中、动静碰磨这三个方面的问题。
二、虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统开发的流程
1，开发理念
虚拟仪器检测技术是美国在计算机技术发展的前提下提出了的一套工业机器诊断技术。它是在计算机的平台上虚拟出一套工业机械诊断平台，人们只要给出故障产生的数据，它就能依照人们给出的故障判断流程得到智能判断的结论。本次研究将该系统开发的流程描述如下：步骤1：测试需求分析与系统模块建立。步骤2：硬件需求分析与软件需求分析。步骤3：硬件平台搭建与软件平台搭建。步骤4：使用专用的仪器研制专用软件与设计软件算法。步骤5：硬件系统集程与编程调试。步骤6：适配器的研制与软件系统集成。步骤7：软硬件系统集成与软件完善。
2，系统设计
1）模块构建。该部分的内容是实现步骤1的全部设计流程。要用计算机技术搭建汽轮机振动监测与故障诊断系统虚拟仪器，需做好需求分析，然后将需求分析模块化。现将汽轮机振动监测与故障诊断系统分成五个模块：系统管理模块，该模块负责收集和传递信息，它分为Active X、给出测试报告、统计过程控制这三个方面的内容。虚拟仪器模块。这一模块负责测控汽轮机振动监测与故障诊断系统故障的生成，它储存有汽轮机振动监测与故障诊断系统的案例和算法。仪器驱动模块。该模块是为了实现汽轮机振动监测与故障诊断系统虚拟仪器模块功能的实现，而为之配备的软件集合。I/O接口模块：该模块是为了实现汽轮机振动监测与故障诊断系统的软件能在硬件系统中实现的接口程序集合，它是软件系统和硬件系统的桥梁。仪器硬件模块。该模块是接收了汽轮机振动监测与故障诊断系统的软件接口信息后，将之以仪器虚拟硬件方式实现的程序集合。将计算机技术搭建汽轮机振动监测与故障诊断系统划分为此六个模块，将能实现计算机技术搭建汽轮机振动监测与故障诊断系统的所有功能。以上的六个模块功能可分别实现测控程序的功能、系统管理的功能、用户界面的功能。
2）搭建平台。这部分是实现步骤2-步骤5的设计过程。
虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统的平台搭建可分为硬件平台、软件平台、扩展下台这三个部分，这三个部分的实现为步骤2-5的全部过程。这三个部分可描述为：仪器平台：采集卡——NI公司开发的M系列PCI-6211采集卡；DAQ数据板卡，它能够就用每秒250KS的速率采集数据，应用16路模拟通道输入数据。软件平台：依次按装扩展软件 VC++、Matlab 、Measurement Studio；平台软件 Labwindows/CVI；最后安装DAQ数据板卡软件、各类其它仪器平台驱动设备等。硬件平台：机架式服务器——2U；CPU——Inter Xeon E5-2643 I双路；内存——16G；硬盘——SATA 7200转硬盘×1TB、SAS15转硬盘3300G；网卡——双千兆网卡。该次平台搭建的重点为软件平台要应用VC++软件为Labwindows/CVI软件编写调用链接。该调用方法为：用户打开Labwindows/CVI软件界面，应用该界面下达指令；Labwindows/CVI软件调用VC++软件编写的DLL调用程序在平台中调用Labwindows/CVI驱动程序；Labwindows/CVI驱动程序向虚拟硬件系统下达指令，完成用户的命令。扩展软件VC++软件能应用ActiveX技术将用户界面、操作命令、驱动模块封装成一个软件系统，实现驱动系统直观化调用的功能。
3）诊断分析。该部分的内容是实现步骤6-步骤7实现的全部内容。应用以上的系统设计，可以完成虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统的设计，该系统可以实现以下的功能：自动化完成汽轮机运行数据，做好通信信号采集；应用预处理流程做好信号频谱分析；应用小波包变化的技术作好信号特征提取工作。以上的工作均由仪器平台完成。应用平台软件Labwindows/CVI平台可完成故障诊断工作。将诊断的结果应用管理系统传达给用户。该虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统能实现汽轮机发电机组多渠道的信号采集、完成智能化的监测与故障诊断流程、能将状态监测与故障诊断两种功能完全整合。该软件系统经过各类功能测试以后，可交付使用。
三、虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统开发的成果
现用一例汽轮机转子不对中的故障来说明虚拟仪器完成振动监测与故障诊断的方法。现虚拟仪器通过数据收集预测到转子出现不对中的问题，虚拟仪器根据收集的数据开始判断该转子为平行不对中、角度不对中、综合不对中。虚拟仪器通过角度对中与不对中的速度变化曲线对比分析，得到该次故障为角度不对中的问题。虚拟仪器将转子不对中的波形反应到故障频谱图上，根据数据分析，它给出转子不对中轴心轨迹，该轨迹为中等不对中的轨迹显示图。汽轮机维修人员得到该轨迹图后，可以立即检修汽轮机的故障。
总结
汽轮机是发电厂开展生产时必须要应用到的一种机械设备，这种设备运行功能较为复杂，容易出现各类故障，它一旦出现故障，将极易出现各种生产安全问题。人工化的数据监测与故障分析已经不能满足足现代化电厂生产的需求。随着信息技术的发展，人们提出了虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统建设的思路，本次研究的目的就是将这种思路实现。本次研究开发了一套虚拟仪器的汽轮机振动监测与故障诊断系统，通过检验诊断成果可以了解到本次开发的系统可以完成汽轮机不平衡、不对中、动静碰磨这三个方面的数据即时监测与故障诊断工作。
参考文献
[1]陈虹微.离心压缩机碰摩振动建模及改进方法[J].噪声与振动控制，2013（02）.
[2]傅雷扬，汪江，朱军，饶元.汽轮发电机组振动在线监测系统的设计与实现[J].中国电力，2013（04）.