振动在线监测系统在港口机械的应用

振动在线监测系统在港口机械的应用

王伟涛,李万清, 朱婷婷, 李帅, 杜聪, 

青岛市开发区同江路567号青岛前湾联合集装箱码头有限责任公司 266520

摘要：为了保障港口设备的平安稳定运行，做好故障前的预判，避免故障停机后对生产造成的影响，将传统人工定期巡检的监测方式转变为自动采集监测信号，实现对机械关键部位振动数值的在线实时监测，及时掌握设备的运行状态,有效预防故障停机给生产带来的影响，避免“过剩维修”造成的不经济、不合理现象，提高经济效益和社会效益。本文对港口机械振动在线监控系统的设计要求进行了分析，其中包括：数据的采集和传输要求、起重机械的智能监控要求等；然后，对码头设备的振动在线监控技术进行了探讨，并对今后的发展方向进行了分析。

关键词：振动在线监测系统；港口机械；应用

引言

在运用振动监测系统时，必须加强监控系统的优化，改善港口设备的运行管理，改善振动监控的工作效率，这样才能够保证港口机械在运行过程中是安全稳定的，与此同时也能够促进行业未来的平稳发展。

一、港口机械中振动在线监测系统设计要求

1、数据采集及传输要求

在监控系统运行过程中，需要对采集到的设备进行远程监控，并通过边缘计算装置实现非中断通讯，从而达到代替手工检测的目的。对设备的操作进行记录，并将其记录在案，以便对其进行识别和优化。在选用和应用数据采集设备时，要综合考虑各部件的工作特性、部件的物理特性等，以确保工作条件的相对稳定。此外，还要考虑到各种传感器在服役状态下的承载能力，以及原理上的差别对系统负荷的综合影响。

2、数据访问权限管理要求

对于监控数据的保存，普通用户只能在人机交互界面上操作，或者在一定的时间内获取数据。只有拥有对应级别权限的使用者，才可以执行诸如修改、维护等操作。

3、起重机械运行状况智能监测要求

除了能够实时了解与整理有关的设备运行状况，还要时刻对其进行稳定的辨识，以便为执行灵活度或预报性测试提供依据。

二、港口机械中振动在线监测系统的应用

1、数据采集及传输

系统通过对旋转轴的特定振动状态的判定，可以得出车轮等零件的工作稳定性。可在起重机中心及副驱动轴附近设置感应装置。监控系统的数据传送主要包括两个方面：第一，在单元监控范围内，由多个传感器节点组成的网络系统；第二，由传感器装置向监测站发送的数字信息，可以根据已有的网络协议向监控中心传递数据，也就是所谓的主干网。可以通过有线和无线方式进行子网的数据传送。从主干线的观点来看，这种方式不仅在铺设线路上花费了大量的资金，而且还存在着很大的不稳定性。采用无线方式，仅采用天线进行数据传送，既可以增加数据的安全性和扩展性，又便于系统的维护。在电网监控系统中，采用了一个低功耗的 Linux作为核心，并支持 IEEE802.1主干网络等。它可以把采集到的信息传送给特定的汇流节点，或者通过天线进行数据的远距离传送，在监测中心进行数据的分析和正确的故障诊断。随着无线通讯技术的不断发展， GPRS等网络所构成的数据传送平台将会显示出更加显著的优势，从而在竞争中取得先机。过去采用的监控系统采用专用的网络进行传输，可以根据通信协议将采集到的信息通过通信协议传送给监视器，然后通过4 G网络传送至数据处理平台。

2、在线监测系统的远程故障检测

将在线监控系统用于现实工作中，可以提前发现故障，显著地提高维修效率，降低了维修成本，从而使整个机构的运行效果达到最佳。起重机轴类部件主要体现在信号的时域等方面，可以达到提前维修的目的。在减速箱等各种设备的使用中，监控系统的使用越来越频繁，在传感器的软硬件、故障分析等方面也都处于比较成熟的状态。在线检测系统可以对设备的工作状态进行调解，然后将数据传送给监控中心，并根据信号的时间范围等信息，对设备的工作特性进行分析，正确地判定设备的工作状态，在指定的权限范围内进行数据的查询，并对异常的故障进行报警，并将维护策略体现到应用层。虽然该系统能及时地发现故障，在检查效率上却有很大的优势。但仍有一些故障，因其不够典型，必须由人工进行检查和维修，并不能完全替代原有巡检人员，以判断是否存在问题。比如滚动轴承的振动信号不稳定，故障信息不清楚，不完整，所以，为了提高故障排除的效率，制定更加准确的解决方案，还需要不断地改进故障诊断算法。

3、运动控制流程

在执行动作控制时，利用RS485总线，单板机可以与变频器连接。利用串行接口实现了单板机和计算机控制技术的数据传送。该系统既能确保信息的平稳传递，又能熟练地控制变频装置对电动机的旋转指令，如果资料的格式不正确，也会对操作的性能造成一定的影响，甚至造成安全问题。由此可以看出，通过变频装置，可以对机械电机的操作和停止进行控制。通过使用单板机，可以实现嵌入式指令的自动识别，从而大大降低了软件运算的时间，另外，单板机的高效率加工技术也可以满足系统的要求。具体的操作程序是：计算机软件可以通过RS232通讯方式传输命令，单板机接收到这些命令后，可以分析数据，分析的内容包括：设备运行、左右运动等。同时向变频装置发送数据指令，并带动相关设备。在控制系统操作过程中，关键是采用环型变频装置识别单板机的命令信息，从而需要对通讯协议进行精细的分析。ACS510变频装置采用 Modbus通讯接口。它可以作为一种串口协议，通过RS485和单板机进行数据通信。

三、在线监测系统的发展趋势

1、智能化与自动化

通过在线监控技术，可以从多个角度对数据进行分析，从而使整个系统实现智能化、自动化。该系统的广泛使用，不仅可以大大减少人工检查的工作量，而且可以提高维修的效率和精确度，从而使港口机械设备从多个角度进行实时监测。可根据机组知识库和制定的生产计划，预先编制设备维修图，根据不同的故障类型，制定更加合理的维修计划，并采取相应的维修措施，以确保设备的稳定和高效。以前的监测系统中的专家系统，可以根据动态的基本原理，对工作环境进行仿真，并利用专门的计算方法，得到更多的数据。目前的负向梯度下降算法与传统的方法不相适应，着重于对模型的实际应用。与传统支持向量机等装置相比，采用数据驱动方法实现反向传播的方法来解决非线性问题，具有较好的精确度。模型在选择过程中，如果处于同步的状态，那么相应的敏感性会下降。

2、准确性与有效性提高

在线监测终端采用不同的建模方式，可以使模型的精度得到显著的改善，并且相对于以前的模型，更加复杂的场景得到了更大的应用。由于振动信号具有明显的时序特征，因此，技术人员可以根据不同的业务要求，选择相应的结构，并结合 API进行培训和部署。为了不断地提升设备的故障诊断效率和精确度，需要收集大量的检验和培训资料，根据所建立的模型，对设备的正常工作情况进行了标记，并对故障进行了查找。通过对故障信息的锁定，通过对网络模型的训练，可以精确地判断出故障的位置和其他有关的条件。采用半监督的方法可以显著地降低人工对标注数据的输入，提高了精度，与指导培训相似，在工业噪音环境下，它还具有更好的耐受性。但直到现在，这种技术还没有被广泛地用于监控和相关的物理联网中。因此，技术工作者必须积极地认识和把握产业的前沿技术，并在此基础上进行应用研究，以不断提升解放劳动力。

结束语

通过对现场振动在线监测的有效应用，可以有效地改善港口机械设备的监控和管理。为提高港口机械设备的在线监控效能，必须对港口机械的操作状况进行分析。在此过程中可以选择科学合理的计数方式，注重研究和开发震动在线系统，这样才能够保证港口机械设备在运行过程中是安全稳定的。

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