本实用新型专利技术涉及一种船用旋转机械轴系振动状态监测装置，振动信号、工艺信号和转速键相信号经过模拟信号处理模块处理转换后，送入CPU模块计算储存，输入输出模块与CPU模块交换数据，电源管理模块包含电源处理电路和电源电压监控与复位电路，电源处理电路提供电源同时对电源进行电压监控与复位。装置体积小更适合舰船狭小的舱室环境；可以让船员在舱室现场直接了解设备轴系的运行状态，亦可以在监控室集中监控，提高了系统使用的灵活性和便捷性；装置采用多CPU技术，每个CPU负责不同功能，独立工作互不干扰；装置的模块化结构，不仅提高了可靠性还提高了系统的可维护性，数据通讯采用标准的TCP/IP网络通讯协议，使得数据通讯更可靠。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种机械振动测试技术，特别涉及一种船用旋转机械轴系振动状态监测装置。
技术介绍
旋转机械是船舶、石油、化工、电力、航空航天等领域的关键设备，正朝着大型化、高速化、连续化、集中化、自动化的方向发展。旋转机械长期处于高速运行状态，由于各种随机因素的影响，难免会出现一些机械故障，而旋转机械的任何一个小小的故障，都可能引起连锁反应，造成巨大经济损失甚至灾难性后果。因此，对旋转机械运行过程中状态进行实时监测和故障预判是避免事故发生，保证安全生产的有效手段。其次，配置故障诊断系统能减少事故停机率，减少维修费用，降低运行成本，具有很高的收益/投资比，研究和开发先进的故障诊断系统的具有很大的现实意义。 对此类关键设备的各项参数，如振动、温度、速度和众多其它运行数据和指标进行在线监测，已广泛应用于航空、航天、核电等尖端工业领域，且已经被事实证明是一种能够有效预测和防止机械设备发生故障的成功方法。随着现代舰船系统的日趋高性能化和结构复杂化，出于安全保障和战斗性能考虑，及时、准确、动态地掌握舰船设备的运行状态、预测、诊断关键设备潜在和存在的故障，成为舰艇技术管理的重要内容和追求的目标。目前，国内在舰船上对旋转机械设备的振动状态在线监测和故障诊断，大都停留于模拟仪表阶段，振动监测更加鲜有涉及。因此，研究一种可靠性强，实时性高，体积小，网络传输性能好的状态监测装置，不论对于舰船领域还是工业领域都有着非常重要的意义。若需将现有装置及方法应用于舰船，现有技术还存在下述缺陷( I)对于多通道振动信号、工艺信号及其它众多信号的同时在线监测，现有装置体积过于庞大，不适用于复杂且空间有限的船舱环境；(2)对于设备舱室的普通船员而言，现有技术方案，操作复杂，要求操作人员及监测人员的技术背景深，相对于舰船而言现有方案不大适用；(3)现有方案所测得监测数据一般存储于远程服务器上的大容量存储器上，对于现有舰船，均未能实现数据网络化传输于监控室甚至陆上远程服务器，现有方案的数据存储不适用于舰船。(4)现有方案所测得监测数据一般需进行后续的一系列处理，而不能即使进行分析处理，现场生成所需要的图形。
技术实现思路
本技术是针对现在旋转机械设备的振动状态在线监测和故障诊断体积大、实时性差、操作不便的问题，提出了一种船用旋转机械轴系振动状态监测装置，装置体积小，操作智能化简单，效率高。本技术的技术方案为一种船用旋转机械轴系振动状态监测装置，包括模拟信号处理模块、CPU模块、外围输入输出模块及电源管理模块，振动信号、工艺信号和转速键相信号经过模拟信号处理模块处理转换后，送入CPU模块计算储存，输入输出模块与CPU模块交换数据，电源管理模块包含电源处理电路和电源电压监控与复位电路，电源处理电路为各个模块芯片提供电源，电源电压监控与复位电路接收各电源信号，输出报警和控制信号。所述振动信号经过模拟信号处理模块的隔直电路后，振动交流信号依次经过自动反馈放大电路、中心频率自动可调的跟踪滤波电路后，进入同步并行采用A/D转换器进行A/D转换后输出CPU模块；振动信号和工艺信号通过模拟信号处理模块的8选I模拟开关进行通道快速切换后，输出的振动信号经过隔交电路转为振动直流信号，振动直流信号和 工艺信号依次经过自动放大电路和A/D转换器转换后输出CPU模块；转速键相信号先通过模拟信号处理模块的低通滤波器滤除转速采集范围以外的高频干扰，而后经过比较器和光耦隔离输出标准方波信号到CPU模块。所述输入输出模块包含人机交互的电容式触摸屏和薄膜按键，数据显示的LCD显示屏和可外扩的监控室显示大屏，数据交互的以太网接口、USB接口、串口、GPIO通用输入输出扩展口。所述CPU模块包含0MAP-138微处理器最小系统和FPGA现场可编程门阵列，OMAP最小系统主要包含双核0MAP-138芯片、存储系统、晶振时钟系统以及触摸屏显示驱动电路；前端采集信号模数转换后数据进入FPGA现场可编程门阵列进行预处理、逻辑控制和译码。所述0MAP-138包含C6747 DSP和ARM926J两块CPU，FPGA现场可编程门阵列输出的采集信号送入DSP芯片进行运算，ARM芯片输出显示结果，与各型接口数据的通讯。本技术的有益效果在于本技术船用旋转机械轴系振动状态监测装置，硬件电路采用先进PCB设计技术和选用低功耗小型贴片器件，更适合舰船狭小的舱室环境；对于舰船设备监测，既可以让船员在舱室现场直接了解设备轴系的运行状态，亦可以在监控室集中监控，很大程度上拓展了设备的使用范围，提高了系统使用的灵活性和便捷性；装置采用多CPU技术，每个CPU负责不同功能，独立工作互不干扰；装置的模块化结构，不仅提高了可靠性还提高了系统的可维护性；装置采用Linux系统架构嵌入式实时操作系统，更稳定、更可靠，可完全避免病毒干扰，提高了系统运行的稳定性和可靠性；数据通讯采用标准的TCP/IP网络通讯协议，使得数据通讯更可靠。附图说明图I为本技术船用旋转机械轴系振动状态监测装置结构示意图；图2为本技术船用旋转机械轴系振动状态监测装置网络拓扑图。具体实施方式如图I中所示船用旋转机械轴系振动状态监测装置结构示意图，主要包括模拟信号处理模块I、CPU模块3、外围输入输出模块2及电源管理四大模块4组成。如图I中所示模拟信号处理模块I :模拟信号处理模块主要处理包含振动信号交流部分5、振动信号直流部分6、工艺信号7、转速键相信号8四类信号。在图所示部分振动信号交流处理部分5，振动信号经过隔直电路后，其中直流信号被滤除仅剩下交流部分，交流信号经自动反馈放大和中心频率自动可调的跟踪滤波电路后，进入同步并行采用A/D转换器，这样振动信号交流部分变为数字信号可以直接进入后续CPU模块3作进一步处理。振动信号直流部分6和工艺信号7由于对信号的实时性较振动交流低，因此在上述两种信号前加入了 8选I模拟开关进行通道快速切换，这样便可以在有限的空间实现多通道扩展。振动信号直流部分6与工艺信号7处理的唯一区别即在电路中间并入了隔交电路。当装置处于同步跟踪转速采样模式时，转速键相信号8成为整个装置的关键，其担负着A/D采样速率的控制，因此对它的处理十分重要。信号首先通过低通滤波器滤除转速采集范围以外的高频干扰，而后经过比较器和光耦可得到比较纯净无干扰的标准方波信号。外围输入输出模块2主要包含可实现良好人机交互的电容式触摸屏10和薄膜按键13，实现数据显示输出的配机LCD显示屏11和可外扩的监控室显示大屏12，以及可实现于上位服务器或手机终端良好的数据交互的以太网接口 15、USB接口 16、串口 17、GPIO通用输入输出扩展口 14等数字传输接口。电源管理模块4主要包含AC/DC转换、各型电压转换以及电源管理与复位电路。 AD/DC转换的主要工作是将交流电220V转换为24V直流电压，然后各型电压转换部分将24V直流电压变换为系统各个模块芯片所需的各型直流电。电源管理与复位电路负责整个系统各型电压的监控及异常报警，以及提供系统上电复位和手动复位控制。CPU模块3 =CPU模块3是整个装置的核心，其主要包含0MAP-138最小系统18和FPGA19两个核心电路部分。其实CPU模块3的主控芯片属于三核，0MAP-1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种船用旋转机械轴系振动状态监测装置，其特征在于，包括模拟信号处理模块、CPU模块、外围输入输出模块及电源管理模块，振动信号、工艺信号和转速键相信号经过模拟信号处理模块处理转换后，送入CPU模块计算储存，输入输出模块与CPU模块交换数据，电源管理模块包含电源处理电路和电源电压监控与复位电路，电源处理电路为各个模块芯片提供电源，电源电压监控与复位电路接收各电源信号，输出报警和控制信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：章艺，符栋梁，周璞，彭勇晟，高骥超，张亮，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零四研究所，
类型：实用新型
国别省市：
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