pcm360v3 6状态监测系统

PCM360在线状态监测系统

V3.6PCM360在线状态监测系统

系统结构系统特点优势分析主要功能介绍系统的模块组成系统简介系统简介

PCM360是一种高速、全自动的机组运行状态在线监测系统，主要被用于工业领域中大型旋转机械的状态监测。

该系统具有分布式、设备的无关性等特点，现场的多个采集和输出设备可分布于不同的计算机并行工作，既平衡了负载又做到了采集和输出的高效率运转。现场采集服务器和显示分析终端完全分离，现场数采服务器可以自动采集数据、记录与设备安全有关的主要状态参数，传递到显示终端用于对数据进行图形分析和故障诊断。整个系统由网络集成，集实时数据采集和处理、在线数据分析和存储、专家支持和故障诊断于一体。用户可以通过该系统预先诊断机组的运行情况，对机组在运行过程中产生的不正常现象，如转子不平衡，不对中、轴承损坏、机架松动、轴弯曲、轴裂等问题可以较早的发现，并及时解决。为了让外地的工作人员实时了解机组的运行状况，PCM360系统能以短信的形式将他关心的信息实时送达。PCM360接口灵活，扩展性强，PCM360系统支持国际通用的ModbusRTU/TCP协议和OPC协议，可以与现场其它厂家的系统和设备无缝对接。

系统结构

系统由位于前方的现场采集服务部分，与工厂局域网相连的远程显示终端分析部分组成。安装在现场的各种传感器将机组状态物理信号转换并传送到采集模块，由其进行数据采集及信号分析处理后，其特征值送往位于中控室的数据库服务器。监测人员可直接察看从不同机组上来的实时数据，也可对数据库服务器的数据进行状态分析及故障诊断。分析诊断结果将通过网络发布，厂专责工程师、总工及有关领导可以通过连接于网络的工作站了解机组的运行状态。位于远方的显示分析诊断终端也可通过互联网传送的结果进行分析、诊断及研究工厂机组的运行状态。

下图是一个简单系统结构图：这种结构具有最高的效率和安全性，可以将状态监测局域网完全隔离开，服务器前后均可以添加硬件隔离防火墙增强保护。系统拓扑图系统接口描述图系统拓扑图系统接口描述图

系统特点（1）

系统具有多用户分布式的结构，用户可以远程登录，远程控制，并对现场运行的机组进行实时监测、数采、分析诊断。系统具有B/S模式WebServer模块,安装该模块后，用户可以在任何地点用IE浏览器以网页方式实时了解现场机组的运行状态。系统具有真正的实时性，系统对机组运行状态可实现连续地、无遗漏地在线监测、记录、分析及积累,为机组设备长期运行情况及变化趋势建立档案,自动形成机组状态综合数据库，无须人工干预。同步采样：引入同步采样设计使各通道的测量结果具有同步可比性，使各测量信号之间相关性更清晰，使分析结果的可靠性更高。动态过程全自动记录：即系统可对开、停机、甩负荷、事故停机等瞬态过程自动捕捉及储存，并自动分析其参数。层次性系统结构：使用户可分批构建总的监测系统而日后不会重复投资。系统特点（2）简明的输出界面：总的状态监测结果输出简明易懂，复杂问题放在系统的后台处理，使操作人员摆脱了理解高深知识的困难，简化系统的使用。高可靠软件平台：所用的操作平台Windows，先进可靠。系统网络化，用户可以在厂内联网的任何位置的工作站看到实时的监视结果。能够对保证系统正常工作的各种参数进行人工设置，在不改变软件的情况下满足将来可能增加和修改监测参数的需要。数据库管理：状态监测软件采用Microsoft公司的SQLServer大型网络数据库对采集的数据进行管理、存储，系统数据可随时备份或恢复。先进的数据库技术以及数据的管理水平与国际同步。由于采用开放的网络数据库，用户可以在网络的任意终端监测、分析机器的运行状态，数据采集的精确度高，采集数据的时间精确到毫秒,数据存储完全取决于您的硬盘的容量。系统特点（3）短信模块，可以让您实时了解现场机组运行状态。当机组出现报警、故障、等异常情况时系统自动以短信的形式向工作人员汇报。工作人员可以以短信方式和PCM360系统进行沟通。趋势分析：能分析任一个或多个参量相对某个参量的变化趋势。振动分析：具有强大的振动分析功能，包括时域分析（波形图、电压波形图，振动轨迹图、轨迹电压图、趋势图（实时、动态历史、瞬态历史）、轴系仿真（包括轴振动和轴心轨迹仿真两种）、轴心轨迹图、棒状图、状态列表）、频域分析（频谱、全频谱图、瀑布图（动态和瞬态瀑布两种）、边频、倍频、频带报警等）、变速分析（波特图、极坐标图、级联图、全级联）和各种组合图的对比分析等。补偿和倍频分析，PCM360系统为您提供图形的补偿分析(补偿后的图形会自动将轴本身固有的缺陷去掉，有利于专家对轴转动实际产生振动的分析)，倍频分析，PCM360系统为您提供各种倍频的图形分析，专家可以根据相位和幅值的变化确定轴哪个方位可能出现了故障。故障诊断：采用在线诊断和离线诊断两种方式，可自动诊断设备常见的故障。事件列表：记录报警事件和开关事件的详细资料。报表打印：对各种图表都提供打印功能。图形放大、还原、自动满量程以及键盘导航,可非常方便的进行分析。强大的输入接口：支持4-20mA的信号采集，支持对第三方ModbusRTU/TCP设备的数据采集，支持对第三方OPC系统数据信息的输入。

强大的输出接口：支持4-20mA和继电器的输出，系统的数据和报警状态等信息可以以ModbusTCP格式为第三方系统输出，也可以以OPC协议形式向第三方系统输出，有专门的输出模块对系统的测量信息负责输出。

系统特点（4）优势分析

（1）PCM360系统的针对性强，自动化程度高，易于使用,便于扩展。PCM360系统是根据针对机组在一定的转速范围内，其振动随工况变化的复杂性而设计的。其各项实时监测功能也按照全自动化要求设计，不需人工干预。系统能对故障进行初步定位并借助人工参与分析，其结果可用于机组状态检修。该系统的接口都采用国际标准的协议，以方便用户二次开发及扩充。直观、友好的用户界面。机组、机器和测点的树状结构显示；对各类图形的放大、还原、自动满量程以及键盘的导航功能；图形的光标跟踪（点击图上一点，显示该点的实时测量值）；用户视图的定义；多窗口的图形对比；一键的在线帮助等。强大的输入和输出。PCM360系统采用强大的高速数据采集，可以采集任意的电压电流信号，对现场的一次表提供电源；可以直接驱动现场的加速度传感器、涡流传感器；可以直接驱动任何的变送器和一次表。通讯协议：ModbusRTU串口，ModbusTCP网线，OPC利用微软的DCOM技术。优势分析

（2）可靠的数据库系统。采用Microsoft公司的SQLServer2000大型网络数据库对采集的数据进行存储和管理，安全系数高。轴系仿真。轴振动仿真动态地模拟轴系的旋转过程，形象直观地反映各导轴承处轴颈中心的位置、摆度的相对大小及轴颈中心相对于轴承中心的偏心距及角度。分析摆线姿态的变化，分析轴心位置的变化，分析各大轴弯曲量和弯曲相位的变化等。动平衡计算。PCM360系统的动平衡是多面动平衡（多平面刚性转子动平衡理论），用户可以根据机组的实际情况选定多个平面，不同的平面再关联不同的测点数据来源，进行多平面试重后的结果可指导现场工作人员。事故追忆功能。系统能记录事故前很长时间（用户可通过系统自行定义）的原始数据，专家可根据数据库已记录的数据信息借助PCM360提供的图形、图表和专家诊断推测事故的发生原因。趋势分析。用户可以把相隔时间很长的数据进行趋势分析（幅值和相位趋势），分析的时间精确度可到毫秒；实时分析采样上来的数据，可根据不同时间段进行导航。优势分析

（3）完备的专家系统

。PCM360的专家系统提供了脚本编程平台，不同的现场可由专家编写脚本实现对不同故障的定义，系统也可以为不同的现场提供默认的脚本，系统会根据编程定义故障的脚本去执行，对当前的机组报警诊断，对机组已出现的故障状态进行分析，定位引起故障的原因如：不平衡、不对中、轴裂、机件松动等，得到初步的解决方案。系统会根据大量的历史数据来推断故障几率及应采取解决的期限，以便早期采取相应行动，减少损失。键相信号可手动设置触发电平和回差，也可由系统自动跟踪调整。接口灵活，扩展性好：能与其它厂家的产品灵活对接,通过4-20mA、Modbus、OPC等可以轻松为现场系统提供实时测量值和报警等状态信息。最高的频谱分辨率可以达到12800线，异步最高的采样频率可以所有采样通道都达到50K,同步采样的每周期的样本点数可以达到1024个，不论是频谱还是故障分析都能超标准的满足。每个采样设备的16个通道中就可以有4个通道作为键相，可做备份使用。

系统的主要功能介绍

用户权限管理

通道设置服务模块数据采集与存储图形分析专家系统用户权限管理

PCM360状态监测软件定义了三类具有不同权限的用户。

Administrator。此类用户被称为系统管理员。拥有出厂提供的初始账号的用户即系统管理员，也是使用PCM360系统的权限最高的用户。系统管理员拥有使用本系统的一切权限：包括对其他权限用户的管理，系统参数的设置，数据采集，各类图表的查看等。超级用户。

PCM360系统为超级用户提供了除管理其他用户外的一切权限。这是系统管理员和超级用户的唯一区别。普通用户。普通用户是PCM360系统中权限最低的用户。普通用户只拥有系统信息的查看权。通道设置

通道属性设置通道的测量参数设置通道的频带报警设置键相通道参数设置通道属性设置：包括传感器的安装角度。

通道的测量参数设置通道的频带报警设置

键相通道参数设置

服务模块

PCM360可以将各测点的实时测量值或状态量通过各种服务模块向第三方厂家的设备或系统提供，服务模块包括：ModbusTCP-Server，OPC-Server，SMS（短信模块），文本输出模块。OPC模块设置ModbusTCPSever模块设置SMS(短信模块)设置文本输出模块设置OPC模块设置

ModbusTCPSever模块设置

SMS（短信模块）设置

文本输出模块设置

数据采集与存储

动态的实时数据采集

根据动态数采设置可定义定时数采、测量值报警、频带报警触发数采的触发模式，用户还可以根据实时波形、频谱、总振动图的参照进行手动采集，不同方式触发的采集数据存放到数据库。监测人员和专家可随时提取采集的数据进行频谱、趋势分析。机组动态采集设置界面如下图：数据采集与存储

瞬态数据采集

机组的瞬态采集取决于它的瞬态触发方式(转速，报警，时间)，由系统自动完成，当然系统也提供了人工的瞬态数据采集方式，可方便用户随时进行瞬态数采，可采集事件触发前10分钟的数据。瞬态采集的结束条件可以进行设置，系统采集数据过程中会自动判定采集的条件决定是否终止瞬态数采。采集完数据后，系统可根据用户设置的采样方式对已采集的数据有选择的进行采样，将用户需要的数据存放到系统数据库服务器。机组的瞬态设置界面如下图：数据采集与存储

为了瞬态采集的数据能按不同的设置参数进行裁剪，PCM360系统提供了2次裁剪的功能，用户可以修改上次设置不合理的参数再次裁剪。例如：第一次用户选择了按每20RPM抽样一个样本，裁剪的结果不够精细，他可以重新设置抽样参数为每10RPM抽样一个样本进行2次裁剪。图形分析

PCM360系统提供全面的图形分析手段，不仅可动态显示实时数据，也可显示存储在状态数据服务器或采集站中的历史数据。对采集的振动摆度信号进行时域和频域分析，包括波形、波形电压、振动轨迹、振动轨迹电压、全频谱的谱线、边频倍频分析、波形趋势轨迹图的相位分析、轴心轨迹、波形比较、频谱比较、振动轨迹比较，轴心轨迹图、级联图（包括全级联）、瀑布图（动态和瞬态）、波德图、极坐标图、总振动轴系仿真、轴心轨迹仿真、实时和历史的趋势分析、动态、瞬态趋势分析、趋势的NX分析、图形的补偿分析。特殊情况下还可以进行频谱细化分析、包络分析，利用带通滤波去除干扰以及利用信息融合技术进行综合分析等。

图形分析

波形图（通频无补偿）图形分析

波形图（通频有补偿）：补偿分析可以将机组原来固有的振动缺陷滤掉，这样更有利于现场的专家对机组运行产生的振动进行孤立分析。

图形分析

和标准采样数据的形成对比：下图是现有的采样数据和确定为标准参考数据波形比较图，可以清楚的看到现有的振动信号要比原来确定为标准样本的振动幅值大，表明机组经过一定时间运行后，振动加大了，对轴承要采取一定的维护措施，如加轴承的润滑油等，让机组的振动趋近于历史时期振动。

图形分析

全频谱图：频谱显示振动的频域特征，表示振动信号各频率分量的分布情况，横坐标是频率，纵坐标是振动的幅值。在频谱图中，根据频率沿X轴的分布情况、高频和低频与1X和通频的比值、频率和相位的稳定性、频率和相位的变化与其它因素的关系等，可以诊断大部分故障。例如，如果出现异常振动时低频分量较大，一般主要是水力因素问题；如果出现异常振动时高频分量较大，一般主要是电磁因素问题；如果频率和相位比较稳定，则说明故障的性质比较稳定，一般不需要紧急停机检修。PCM360的为频谱分析提供了不同的FFT窗口选择：矩形、哈明、汉宁、布莱克曼等，并且频谱分辨率可以达到12800线，可以让各频率的振动更细致的呈现，非常有利于水电现场的故障诊断。

全频谱图：图形分析

图形分析

轴振动轨迹图（具有补偿分析功能）：轴振动轨迹图是同一轴承处两个方向（X、Y）振动波形的合成。根据轴振动轨迹形状,可以分析轴在不同位置的振动频率成分，进而能分析出轴不同位置的不平衡和不对中的故障。

图形分析

波形、轨迹、趋势的1X图比较：一般的振动都出现在轴固有的频率上，也就是1X，对不同类型1X图形进行多方位的比较更容易对故障进行分析。

图形分析

图形实时图：实时显示机组各测点的测量值和报警状态，非常直观。

图形分析

棒状图

图形分析

历史趋势（NX）分析图：下图明显能看出起停机时由于机组共振造成的振动幅值的增大，相位的变化。

图形分析

瞬态趋势分析图图形分析

轴振动仿真：轴振动仿真动态地模拟轴系的旋转过程，形象直观地反映各导轴承处轴颈中心的位置、摆度的相对大小及轴颈中心相对于轴承中心的偏心距及角度。分析摆线姿态的变化，分析轴心位置的变化，分析各大轴弯曲量和弯曲相位的变化等。轴振动仿真是通过各轴承处振动的振动轨迹（通频或滤波）得到的。通过轴振动仿真，可以了解各轴承振动的相对影响以及转子的受力情况等。例如，如果发导摆度较小，水导摆度较大，则说明镜板不平度较大；如果空间轴线发生较大扭转，则说明可能存在由于对中不良导致的强迫激振力。结合润滑油进出口温度、冷却水进出口温度、瓦温和抬机量等，可以监测轴承状态。轴振动仿真图形分析

图形分析轴心轨迹图：通过轴振动宏观上描绘轴心的位置，通过此图可以十分清楚的判断轴的位置，轴心在转动过程中与轴壳之间的间隙要保持一定距离，否则会发生轴壳摩擦的危险。轴心轨迹图在分析轴的不平衡、不对中故障中能起重要作用。图形分析

瀑布图：PCM360系统为了更有利于不同时间段的频谱的比较，为机组的稳定运行状态提供了动态瀑布图，为起停机的状态提供了瞬态瀑布图，两种不同的瀑布图都能用时间进行导航。

图形分析

瀑布图：双击瀑布图上任何时间的频谱线可以自动获得此时间采样点的波形和频谱图，能更详细的分析此样本点的振动特征，如下图。

图形分析

变速分析的波特图、极坐标图、全级联图组合图（具有补偿分析功能）

图形分析

全级联图：由X、Y通道振动随转速的变化形成的全频谱图的叠加，通过全级联图可以清楚的看到启、停机过程中振动频率的分布情况，可以很容易的分析机组的故障，如下图反映了机组的不平衡情况，在1X的频率振动较大。图形分析

波德图（具有补偿分析功能）：反映机组启、停机过程中幅值、相位随转速变化的趋势。波特图显示机组在启、停机过程中振动NX幅值和相位随转速的变化趋势图。图形的横坐标是转速，纵坐标分别为NX幅值和相位，可以用来分析机组的幅频、相频特性。

从波特图上观察到的振幅、相位随转速的变化，在进行动平衡时有助于用来分析转子不平衡质量所处的轴向位置、不平衡振型阶数，分析是否存在结构共振，还可以进行动静摩擦的分析。下图很明显的看出机组的共振峰，在共振峰前幅值在逐渐变大，相位角在变大，共振峰过后幅值和相位又开始趋于稳定。

图形分析

波德图（具有补偿分析功能）

图形分析

极坐标图（具有补偿分析功能）：是波德图类似，只是呈现方式不同，极坐标图以矢量方式显示机组在启、停过程中NX矢量的矢端随转速的变化情况，其向径表示NX幅值的大小，向径和X轴夹角表示NX的相位。通过此图可以观察到各种频率成分的相位随转速的变化趋势。

图形分析

报警列表

图形分析

瞬态图表：记录系统瞬态采集过程中所有数据在不同频率上的相位和幅值的实际数据，可以提供机组启、停机详细数据的记录，更有利于对机组的故障进行定量的分析。图形分析

测点的实时组合图：可以对该测点的实时图形进行比较分析，可以用键盘导航查看每个点的测量值，和对应点在不同图形的位置对比。图形分析

历史采样点组合图：可以用鼠标导航浏览所有该页的样本点对应的组合图形。

图形分析

机器所有测点同一时刻采样波形的比较图：对处于同轴不同位置测点在同一时刻采集样本的波形进图行对比分析，可以用鼠标导航切换不同时刻的样本。

图形分析

机器所有测点同一时刻采样频谱的比较图：对处于同轴不同位置测点在同一时刻采集样本的频谱图进行对比分析，可以用鼠标导航切换不同时刻的样本。图形分析

机器所有测点同一时刻采样轨迹的比较图：对处于同轴不同位置测点在同一时刻采集样本的轨迹图进行对比分析，可以用鼠标导航切换不同时刻的样本。图形分析

用户自定义保留图形：用户可以对自己所有感兴趣的图形保存起来并为其起名，下次可以方便的打开。如下图：图形分析

以网页形式远程浏览机组的实时总振动图形。如下图：图形分析

以网页形式远程浏览机组的实时波形图。如下图：专家系统

动平衡：利用转子多平面影响系数法做动平衡计算，用户可以根据机组的实际情况选定多个平面进行多平面试重，试重后的结果可指导现场工作人员在轴不同位置补充质量，进而使转子的转动趋于平衡。专家系统

专家诊断：可对机组已出现的故障状态进行科学分析，得到初步的解决方案，系统会根据大量的历史数据来推断故障几率及应采取解决的期限。系统能根据不同故障的特征进行诊断：

高次谐波共振：共振的频率比轴承的振动的频率要大，幅值随着阻尼比增大而减少，谐波的频率越高，其共振峰峰值衰减幅度越大，对响应的影响越小。气流激振：利用频谱图可清楚地检测到了发生气流激振故障。气流激振所引起的机器振动频率一般为0．6—0．