系统采用高速12位同步并行数据采集卡完成对振动信号的采集；为保证振动分析的准确性、提高信号特征谱的分析质量，对快变信号备有可变上限频率的跟踪抗混滤波器；对慢变信号（如过程量信号）采用降噪环境去除高、低频噪声，提高分析的精确度及系统的可靠性。
        系统硬件总体构成如图1所示。
　　采集站主要包括工控机、振动信号调理模块、振动信号采集模块、键相信号调理及转速测量模块、过程量信号调理及转换模块等5部分。
（1）振动信号处理 

        振动信号通过TSI测振一次元件（包括速度传感器和涡流传感器）直接进入系统采集站。在数采站首先进行降噪处理，对于速度传感器拾取的振动信号积分得到振动位移，对于涡流传感器送来的信号还要进行直流量提取以得到间隙电压。经上述处理后进行增益调整提高A／D转换精度。为提高频谱分析的精度，防止分析过程中混迭和泄漏现象，系统配备有跟踪抗混滤波器，有效地完成信号的跟踪抗混滤波。这样克服了有些振动分析系统对停机过程振动分析误差大的缺点。
（2）振动信号采集

　　机组振动信号是一快变信号，正常运行时信号变化主周期为0．02 s。为了获得信号中的较高频率成分，必须在每个周期中采集32个点以上，每一个采集站要完成十多个通道信号的同步采集，数据量很大。为了实时性，应该有高的采样频率。系统采用高速、并行数据采集卡完成对信号的并行、同步采集。振动信号数据采集模块结构如图2所示。

　　这一设计方案可以使振动信号采集模块完成所有通道的同时采样，模拟信号的输入范围为－10～＋10 V，模块具有完备的触发方式，包括内触发（由软件给出A／D转换启动信号）、外触发（由外部输入A／D转换启动信号）和定时触发（由本模块的定时／计数器定时给出A／D转换启动信号）。定时触发的脉冲起始时刻可由软件给出（内同步），也可以由外部输入信号决定（外同步）。数据缓存器采用独特的设计方法，使得数据缓存器的读／写操作可以同时进行，在对数据缓存器进行读操作的同时，不中断数据的自动采集，有效地保证了数据的连续采集。
        采用这种设计方法可以保证多通道振动信号的同时性，各通道间不存在相位误差，为振动分析提供准确的相位信息。同时，这种自主式数据采集体系结构可以保证大规模数据的采集，不需CPU的干预，大大节省CPU的时间，使其有充足的时间完成对振动数据的分析及过程参数数据的实时分析。
（3）过程量信号的测量 
　　本系统需要的过程量信号是与振动诊断密切相关的状态量。过程量信号来自各相应一次仪表的输出，由于一次仪表的输出一般为4～20mA或1～5 V的标准信号，这样信号调理较为方便。对过程量信号只需进行简单的滤波去除高频干扰，即可直接进入过程量数据采集模块。过程量信号（如主蒸汽温度及压力、转子电流等）是慢变信号，对采集卡的速度要求不必太高。但由于一块数据采集卡负责32路信号的采集，对采集卡的速度也应做一定的要求。本系统应选用性能可靠、采集速度有较大余量的采集卡来完成。

4 系统软件

4．1软

　　系统各软件的分布、模块组成及数据流图见图3。

4．2软件模块设计
4．2．1现场数据采集与信号处理 
　　现场数据采集的设计原则：
　　1）采用32位Windows系统下的多线程结构、多任务处理，将数据采集、信号处理、数据存贮及网络通讯等任务划分开来，以实时数据库为中心，提高数据采集与处理的实时性和可靠性。
　　2）自动根据转速变化调整振动数据采集方式，当转速正常时，按时间间隔采集、升降速时按转速变化间隔采集；转速信号正常时，各通道同步整周期采集；当转速信号丢失时，按非同步方式采集。

　　3）自动识别和记录机组启停、升降速、负荷变化、通道报警状态和事件。

4．2．2在线状态监测及振动分析软件

　　这一部分是整个软件系统的核心，采用统一界面，提供对多台机组的振动及其它过程参数的同步集中监视、历史数据存贮、振动状况在线分析和在线故障诊断。其模块及相互关系如图4。

        在线状态监测及振动分析软件的设计有以下几个原则：

　　1）面向对象的设计：以VisualC＋＋为框架，监视画面和分析图表的设计都采用面向对象的设计方法，在各种基础图形画面元件库和振动分析信号处理算法库的基础上进行设计。
　　2）可视化设计：充分利用windows系统资源，大量使用图标、光标、菜单、逼真的图形等可视化工具设计系统，提供醒目的系统状态和通道状态显示面板，提供丰富的图表显示和设置操作位图工具条，提供灵活的画面和图表组织显示功能。
　　3）开放式结构：提供灵活方便的网络接口和数据库访问接口，并提供系统监视、振动分析和处理的扩充功能。
4．2．3振动历史及趋势分析软件 
　　该部分软件是用于离线的振动和过程参数历史数据的趋势分析，重现机组过去升降速的记录，为事后振动分析提供手段的依据。
4．2．4历史数据库管理 
　　历史数据库的管理主要指利用数据库管理系统管理中心数据库为系统各站点软件提供数据服务。
　　历史数据库的管理，一方面以接口动态连接为各软件共享使用；另一方面提供专一的历史数据维护软件，为用户提供一个方便的离线数据库维护工具，可使用它完成诸如：（1）机组信息浏览图：包括机组配置、测点分布、数据采集设置等。（2）历史数据库浏览视图。（3）可直接对数据库记录进行必要的修改、插补及其他维护操作。

4．2．5故障诊断软件 
　　该软件有在线和离线振动故障诊断两个部分，在线故障诊断部分直接嵌入在线状态监测及振动分析软件。高级离线故障诊断功能是在初步故障诊断的基础上，从在线监测系统获取更多的数据和故障征兆，增加了人机交互获取征兆的手段，采用人工神经网络、专家系统的方法，提供更加可靠的振动故障诊断结果。

4．2．6 MIS站状态监视软件 
　　可在MIS网站点，通过该软件在电厂的其它地方监视机组运行状态：

　　1）多用户授权操作：MIS站可同时进行多用户操作，但在可用软件功能和数据访问权限上须受到授权控制，对用户访问进行分级。

　　2）既提供在线的状态监视，也提供离线的历史和趋势分析功能。

　　3）可与电厂已有MIS系统集成在一起，但同时提供独立于MIS客户终端软件，振动系统在硬件网络以及TCP／IP协议的正常环境中也能运行，供客户终端浏览。

5 投运效果

　　1）本系统现已完全投运，系统工作正常，给机组的安全运行提供了保障。

　　2）系统与厂MIS网通讯正常，厂任何一个MIS网站点都能方便的看到任何一台机组的实时振动、状态参数及机组振动趋势等数据。 　

　　3）省电力公司火电中心站也能通过调制解调器监测本厂机组的振动，与中心站软件的连接工作正在紧张、积极的进行。

参考文献
[1] 本特利公司．机械故障诊断教程．1998年，北京

^[2]Condition Monitoring and Diagnostic EngineeringManagement．1998，Australia