网络技术在旋转机械状态监测与故障诊断中的应用

王永祥

摘 要:融合当前的网络技术,针对厂矿企业的实际需要,对旋转机械状态监测与故障诊断的网络化实现进行了研究。研制开发了一套网络化的旋转机械状态监测与故障诊断系统,并对该系统进行了实验考核。考核结果表明,该网络化的状态监测与故障诊断系统可以实现厂矿企业内旋转机械的远程监测、远程诊断和远程管理,充分利用专家资源,提高故障诊断率,缩短故障发生到正确决断之间的反应时间,为厂矿企业的安全生产提供有力的帮助。

关键词:网络;旋转机械;远程监测;远程诊断;远程管理

中图分类号:TP29 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)21-127-04

Application of Network Technology in Rotating Machinery Condition

Monitoring and Failure Diagnosis

WANG Yongxiang

(Technology Development Cntre of Shaanxi National Defense Science and Technology Industry,Xi′an,710061,China)

Abstract:According to the practical requirement of factories,the networking of rotating machinery condition monitoring and fault diagnosis are studied in this paper.A set of rotating machinery condition monitoring and failure diagnosis network system are developed and tested.The test experiment results show that this system can be used in the tele-monitoring,tele-diagnosis and tele-management of rotating machinery in the factories.It can make full use of expert resources and increase the rate of fault diagnosis,and shorten the response time between failure beginning and right operation,and providing a powerful help for the safety production of factories and mines.

Keywords:network;rotating machinery;tele-monitoring;tele-diagnosis;tele-management

0 引 言

网络技术的发展日新月异,在我国的应用也越来越普及,但我国的网络应用大多集中在经济、教育、娱乐、咨询和服务等领域,在工业生产中的应用几乎是空白,而实际上,网络技术在工业生产中大有用武之地[1,2]。

一方面,随着社会的发展,机械加工、机械制造以及产品开发的能力大大提高,现在的厂矿企业规模越来越大,不仅仅表现在生产规模和设备体积上,还表现在厂矿企业的空间跨度增大,即企业的生产设备可能分布很广,甚至是跨地区的大型集团化生产,尤其是在石油、矿山开采等行业,生产设备分布分散,不宜管理。生产设备状态监测和故障诊断无法实时进行,是现代企业生产的一大隐患。

另一方面,在实际生产中,旋转机械的故障多种多样、原因复杂、不易判断,这就给技术人员提出了更高的要求。相比之下,故障诊断专家有丰富的经验和专业知识,能及时诊断出旋转机械的故障原因并给出解决方案。在信息化的今天,随着网络的出现,生产设备分散化和生产设备监测实时性、故障诊断的及时性和故障诊断专家的地域性这两方面的矛盾都有望得到很好的解决[3-6]。

本方案就是为了实现旋转机械状态监测与故障诊断的网络化而设计的。并且在设计中充分考虑了厂矿企业的实际情况,并针对现有的CAMD-6100系统功能[7],力求准确、迅速和稳定地完成异地故障诊断。

1 总体设计

在设计网络系统时,需要考虑的主要因素有:安全问题、资源占用情况、稳定性和可移植性。 所设计的网络化旋转机械状态监测与故障诊断系统结构如图1所示。

图1中所示的“企业网”是企业内部已有的网络设施。图中的现场监测控制器是一台计算机,专门用来控制旋转机械的现场数据采集。从图1中可以看出,该方案分为两大模块:现场监测模块和远程监测模块。

由图1可见,现场监测部分采用客户机/服务器(Client/Server)模式,即将网络结构建立在旋转机械测量数据的分布处理和集中管理相结合的方式上。之所以采用这种模式,是因为这种模式:

(1) 安全性好

网络安全是网络上每台计算机都要面临的重要问题,对现场控制旋转机械数据采集的计算机来说,安全性更是至关重要。

厂矿企业的旋转机械设备监测所遇到的安全性问题主要有:旋转机械设备的监测控制权既不能不下放权限给用户,又不能任意下放权限;现场监测的采集控制参数不能任意设置,而要在设备专家、故障诊断专家(譬如设备总师)的指导下根据实际情况设置;设备数据的使用权限问题;历史数据的备份问题;黑客的恶意攻击防范问题。

客户机/服务器是解决这些问题的较好选择。因为客户机/服务器模式的原理就是将任务、功能分散,从而减轻服务器的负担。客户机/服务器模式将大量的数据处理工作和部分的管理功能下放到客户机,而让服务器专注于客户机管理、网络管理和任务分配等管理工作,因而可以提高网络的管理效率。在客户机/服务器模式中,客户机只服务器的管理而与企业网隔离,也就是受到服务器的保护,即企业网内的用户很难直接进入客户机或控制客户机,从而控制旋转机械的现场监测。企业网内的用户只能通过向服务器提出服务申请,然后由服务器根据用户的身份判断服务申请的合法性,如果非法则拒绝,如果合法则执行相应的操作,或控制客户机(现场监测控制机),或对服务器本身执行相应的管理操作。

客户机在采集有用数据后,可及时在本地计算机上存盘,同时上传给服务器,服务器再在服务器硬盘中存盘,从而保证了自动对数据进行备份,提高了防止数据丢失的能力。服务器由于软、硬件均要高于服务器,因而便于实施防黑客入侵的各种措施。

(2) 充分利用资源

现在的厂矿企业大部分已建成企业内部网,因此应尽量利用已有的网络资源,减少重复性投资。另一方面,因为产品的不同、地域的差异、工况的相异等等原因,厂矿企业的布局差异很大,企业网也千差万别。因此,在方案设计时,应尽量做到通用性强,易于接入已有的企业网,尽量减小对整个企业网的影响。采用客户机/服务器模式,对不同的企业网络环境,只需改动服务器的相关软件部分而不必改动每台现场监测器的软件或是改变已有的企业网,因而便于移植,能够充分利用资源。

2 现场监测模块设计

2.1 结构设计

现场监测模块结构如图2所示,图中虚线框内是已建成的企业网。