振动监测系统在船舶辅机设备的应用
发布时间：2021-11-23 08:53:51
船舶辅机设备运行工况为短时大功率、连续启停或连续高速运行等，变工况和辅机设备所处的复杂工作环境共同加快了设备磨损，且自身产生并叠加船体振动，易导致设备故障。如不及时排除隐患，将造成辅机设备不可逆的损坏，增加设备额外的维修费用。
1、系统功能要求
为满足未来船舶的发展需求，结合中国船级社《智能船舶规范》（2020），设计了振动监测系统。该系统可实现对辅机振动状态的实时监测，并将数据存储进数据库，以解决传统检测方式耗时且无法第一时间发现故障的问题。具体功能包括:
（1）实时振动数据查询: 对于所有被监测的辅机设备，能够在上位机端实时显示其振动频谱与振动烈度评级。
（2）振动异常报警: 当辅机设备出现振动异常情况，提示报警，并存储报警信息。
（3）历史数据查询: 能够查询特定时间段的历史数据。
（4）手动存储: 针对特定振动状况能够手动存储当前的振动数据。
（5）定时存储: 能够定时存储所有监测辅机设备的振动数据。
2、系统总体设计
整个系统由振动传感器模块、数据采集服务器和上位机3个部分组成。振动传感器模块包括加速度传感器、主控单元和通讯模块。加速度传感器采用微机电系统（MEMS）加速度传感器，通过主控单元将实时数据进行预处理、加窗、快速傅里叶变换后传输到数据采集服务器，再由数据采集服务器转发到上位机。其系统结构框图见图1。
振动传感器模块主要由MEMS传感器、MCU模块和通讯模块共同组成。MEMS振动传感器具有低功耗、轻质量、高灵敏度、低噪声值的特点，能够较好地采集辅机设备的振动信息。本系统设计采用ADIS16227型号的加速度传感器。该传感器最大检测加速度为70g，最大采样频率为100.2kHz。MCU模块采用STM32F103低功耗AＲM微处理器，通过SPI接口与传感器进行数据通讯。
