數(shù)據(jù)采集器是一種帶有電荷放大器、積分器、程控放大與抗混迭濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、顯示單元、控制單元以及具有一定分析、報(bào)警功能的數(shù)字式數(shù)據(jù)記錄裝置。它與單純的數(shù)據(jù)記錄裝置的不同之處在于具有監(jiān)測(cè)與分析功能，通常除了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)外，還帶有包括FFT在內(nèi)的簡(jiǎn)單頻譜分析功能。不過真正的功能全面、精細(xì)的分析診斷仍然離不開與微機(jī)聯(lián)機(jī)依靠計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)“離線分析”。數(shù)據(jù)采集器通常分為單通道和雙通道輸入，有些數(shù)據(jù)采集器還帶有鍵相信號(hào)或轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)輸入口。多數(shù)數(shù)據(jù)采集器都選用加速度傳感器作為信號(hào)拾取裝置，因此，需要有電荷放大器與之配套。同時(shí)，為了獲得振動(dòng)速度和位移信號(hào)，必須對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行一次和二次積分，這樣就需要增加積分電路。上海星晟檢測(cè)儀器有限公司新研制的VIB-35數(shù)據(jù)采集器是一種同樣具有以上特性的高級(jí)便攜式設(shè)備故障監(jiān)測(cè)、診斷儀器，而且儀器采用了大屏幕、大內(nèi)存，以及能在低溫環(huán)境下運(yùn)行，使得儀器更完美、更實(shí)用。
三、當(dāng)前的應(yīng)用狀況
1. 國(guó)外應(yīng)用狀況
美、日、德、英等發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的大中型流程工業(yè)幾乎百分之百地?fù)碛袪顟B(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，其中裝配離線系統(tǒng)的占80%以上，而有的則委托專業(yè)監(jiān)測(cè)與診斷公司為其進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)和分析。
據(jù)統(tǒng)計(jì)資料介紹：
僅
SKF—CM一家公司就為加拿大10家主要造紙工業(yè)的工廠裝備了11套離線系統(tǒng)， 為美國(guó)23家主要造紙工業(yè)的工廠裝備了63套離線系統(tǒng)。
CSI、Entek-IRD、DI等公司的離線系統(tǒng)市場(chǎng)占有率則更勝一籌。例如，Entek-IRD公司為美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞等數(shù)十家電力公司的近百家工廠提供了dataPAC/dataline + EFW離線系統(tǒng)。在美國(guó)超過38%的發(fā)電設(shè)備采用了Entek-IRD公司的巡檢式狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)。
2. 國(guó)內(nèi)應(yīng)用狀況
國(guó)內(nèi)以石化、鋼鐵、冶金、電力等大中型流程工業(yè)為代表，在離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷工作的開展方面取得了相當(dāng)不錯(cuò)的成績(jī)。典型的應(yīng)用實(shí)例有：
（1）天鋼集團(tuán)有限公司是天津冶金行業(yè)中的龍頭企業(yè)，于93年底購置了一套離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由動(dòng)力處負(fù)責(zé)定期對(duì)重點(diǎn)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)。該公司煉鋼廠180T鑄錠吊車在更換了國(guó)產(chǎn)減速機(jī)之后，出現(xiàn)工作狀況異常，振動(dòng)加大、噪音偏高等現(xiàn)象。通過反復(fù)測(cè)試、分析，終確認(rèn)為減速機(jī)中的傘齒輪嚙合間隙太大。經(jīng)過調(diào)整，減速機(jī)振動(dòng)值大大降低，恢復(fù)正常運(yùn)行。
（2）大亞灣核電站的兩臺(tái)900MV系列壓水堆核電機(jī)組早在設(shè)備調(diào)試階段就針對(duì)核電站中泵機(jī)和管道多的特點(diǎn)，引入了離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)，在工作中多次發(fā)現(xiàn)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（RCP）的主泵振動(dòng)高、通風(fēng)系統(tǒng)（DVM）的風(fēng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)（CRF）的電機(jī)振動(dòng)大等狀況，經(jīng)過利用離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)頻譜分析，確認(rèn)振動(dòng)是由于質(zhì)量失衡所引起的。
97年2月發(fā)現(xiàn)2號(hào)機(jī)組的1號(hào)循環(huán)水泵電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)位移達(dá)到140µm，已超過規(guī)定的112µm限值。按運(yùn)行規(guī)程兩臺(tái)循環(huán)水泵若因故障停運(yùn)一臺(tái)，則機(jī)組只能帶60%負(fù)荷運(yùn)行，經(jīng)過細(xì)致的測(cè)量與分析，終確定是由于電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡造成，并于5月30日通過現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡使振動(dòng)值降為11.5µm，達(dá)到優(yōu)良水平。
（3）株洲冶煉廠是年產(chǎn)鉛鋅銅33萬噸的大型有色金屬冶煉基地。全廠共有100多臺(tái)套國(guó)外引進(jìn)的大型設(shè)備，工藝流程為連續(xù)性生產(chǎn)。于1993年購置了離線預(yù)測(cè)維修系統(tǒng)，先后建立了鋅Ⅰ系統(tǒng)、鋅Ⅱ系統(tǒng)、鉛系統(tǒng)、銅系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)共5條巡檢路徑，定期監(jiān)測(cè)重點(diǎn)設(shè)備50多臺(tái)套，先后成功地診斷出設(shè)備大小故障500多例。
（4）撫順乙烯工業(yè)公司是一個(gè)大型的石油化工企業(yè)，有乙烯、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、聚苯乙烯、ABS等多個(gè)主體生產(chǎn)裝置。該公司于1992年和1996年分別引進(jìn)兩套基于便攜式數(shù)據(jù)采集器的離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)，日常監(jiān)測(cè)與診斷工作由診斷工程師帶數(shù)據(jù)采集器定期到各個(gè)車間采集數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)上載到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、處理和存貯，并且將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)制作成報(bào)告。
幾年來取得了顯著效果，其中：指導(dǎo)機(jī)組順利開車14次（按每次大修后開車計(jì)）；避免了3起儀表的虛假信號(hào)而造成的誤停車；發(fā)現(xiàn)重大設(shè)備隱患8次；解除重要設(shè)備故障31次；發(fā)現(xiàn)并解決一般的設(shè)備故障45次。
（5）獨(dú)山子石化總廠乙烯廠是石油化工領(lǐng)域的大型企業(yè)，擁有多鐘類型的大型機(jī)組設(shè)備。該廠于90年中期引進(jìn)了離線預(yù)測(cè)維修系統(tǒng)，他們將全廠的大機(jī)組或關(guān)鍵設(shè)備逐一建立數(shù)據(jù)庫，定期進(jìn)行巡回監(jiān)測(cè)。
97年8月，煉油廠第二套催化裝置開工，當(dāng)氣壓機(jī)升速至6000rpm時(shí)，開始出現(xiàn)較強(qiáng)振動(dòng)，當(dāng)繼續(xù)升速到7000rpm時(shí)，機(jī)器發(fā)生劇烈吼叫聲，于是決定用數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行選點(diǎn)測(cè)量，經(jīng)過分析終確定故障發(fā)生在壓縮機(jī)端，原因是由于轉(zhuǎn)子不平衡，逐步發(fā)展造成迷宮式密封和軸瓦碰磨，進(jìn)而引發(fā)轉(zhuǎn)子彎曲。
97年9月在對(duì)順丁橡膠車間GB-601S冷凍機(jī)進(jìn)行例行監(jiān)測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)端軸承測(cè)點(diǎn)處頻譜圖出現(xiàn)超過工頻的340Hz頻率分量，經(jīng)過分析計(jì)算得知為軸承外滾道通過頻率，表明外滾道有故障。開機(jī)檢查證實(shí)軸承外滾道有明顯剝落凹坑，更換軸承后，340Hz頻率分量消失。
（6）撫順乙烯化工有限公司引進(jìn)離線預(yù)測(cè)維修系統(tǒng)，主要用于對(duì)汽輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、離心泵等重要設(shè)備或機(jī)組進(jìn)行定期測(cè)試分析或跟蹤分析。
在工作中，共建立機(jī)組數(shù)據(jù)庫6個(gè)，測(cè)試路徑6條，監(jiān)測(cè)設(shè)備60余臺(tái)，測(cè)點(diǎn)總數(shù)超過500點(diǎn)。同時(shí)針對(duì)不同機(jī)組設(shè)備及工藝流程的變化，建立多級(jí)判斷標(biāo)準(zhǔn)和診斷層次。幾年來，先后診斷出機(jī)組轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子彎曲、軸子不對(duì)中、軸承損壞、齒輪損壞等各類故障100多例。
（7）上海石化股份有限公司是一家加工原油600萬噸，集煉油、化工、化纖、塑料等多套生產(chǎn)裝置為一體的大型石化聯(lián)合企業(yè)。該公司早在86年就先后配置了B&K及CSI的測(cè)試分析儀器，91年至97年又新添置了數(shù)據(jù)采集器并將離線診斷軟件升級(jí)。近幾年的工作中利用離線診斷系統(tǒng)為公司12套生產(chǎn)裝置的100多臺(tái)機(jī)組、共計(jì)1200多個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行定期（或不定期）的巡回監(jiān)測(cè)，建立了各機(jī)組完整的振動(dòng)數(shù)據(jù)檔案庫，并先后預(yù)報(bào)或診斷出設(shè)備的故障數(shù)十起，設(shè)備維修已由過去的1年1修改為目前的3年2修。
（8）上海一鋼公司是一個(gè)以煉鋼為主的大型鋼鐵企業(yè)，也是一個(gè)集燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等流程工業(yè)于一體的鋼鐵聯(lián)合老企業(yè)。95年底公司購置了數(shù)據(jù)采集器和離線監(jiān)測(cè)軟件，重點(diǎn)對(duì)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)、750高爐進(jìn)口汽輪風(fēng)機(jī)、三煉鋼新除塵風(fēng)機(jī)等關(guān)鍵性設(shè)備，進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷。
96年1月，在兩次巡檢中發(fā)現(xiàn)三煉鋼除塵風(fēng)機(jī)三號(hào)機(jī)組電機(jī)兩端軸承座振動(dòng)較大，脫機(jī)讓電機(jī)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)仍然很大，后經(jīng)詳細(xì)的頻譜分析，確定故障為電機(jī)兩端軸承間隙過大產(chǎn)生松動(dòng)所致，拆檢后診斷結(jié)論得到證明。
96年8月，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)除塵風(fēng)機(jī)二號(hào)機(jī)組的風(fēng)機(jī)兩端振幅增大明顯，且水平方向較為突出，其頻譜特征為一端以1階工頻成分占主導(dǎo)，另一端以1階、2階工頻突出并帶有其他高階成分。因此，經(jīng)分析后認(rèn)為，故障原因?yàn)轱L(fēng)機(jī)葉輪不均勻吸附煙塵，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子失衡，并引起其中一端軸瓦松動(dòng)。拆檢后證明軸瓦間隙偏大，且有輕微損壞?；謴?fù)后機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
（9）克拉瑪依石油化工廠共有動(dòng)設(shè)備2400多臺(tái)，其中關(guān)鍵設(shè)備145臺(tái)。91年購置了便攜式頻譜分析儀，于95年9月又購置了Entek-IRD的PM離線預(yù)測(cè)維修系統(tǒng),針對(duì)全廠145臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備,共設(shè)置測(cè)點(diǎn)2675個(gè),堅(jiān)持每周一次定期監(jiān)測(cè)。截止９７年底，累計(jì)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障征兆154臺(tái)次，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)設(shè)備故障40多臺(tái)次。全廠關(guān)鍵設(shè)備減少非計(jì)劃停工50%，事故率減少72%，緊急搶修下降54%，維修費(fèi)用降低30%。
四、離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的發(fā)展前景
狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)分為在線與離線兩大類型，在線監(jiān)測(cè)與診斷有反映及時(shí)、實(shí)時(shí)多通道、功能全面等優(yōu)點(diǎn)，但其投資相對(duì)很昂貴，監(jiān)測(cè)與診斷功能的實(shí)現(xiàn)受被診斷對(duì)象的構(gòu)造成本及運(yùn)行方式的制約，致使運(yùn)用有一定的局限性。
就我國(guó)目前工業(yè)生產(chǎn)總體情況看，盡管可以認(rèn)為大部分企業(yè)已跨入現(xiàn)代化生產(chǎn)，但在設(shè)備管理現(xiàn)代化方面形式并不十分樂觀，很多單位還僅僅是認(rèn)識(shí)到狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的重要性，但并未付諸行動(dòng)，或是剛剛啟動(dòng)，在人員素質(zhì)、理論水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)各方面均跟不上形勢(shì)發(fā)展。
中國(guó)石化公司于1996年對(duì)下屬全部企業(yè)的大機(jī)組進(jìn)行了書面調(diào)查和分析，同時(shí)抽查了部分企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)狀況，被調(diào)查的大型機(jī)組共計(jì)168套。
通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)：
（1）各企業(yè)都將狀態(tài)監(jiān)測(cè)作為一項(xiàng)重要內(nèi)容納入大型機(jī)組的日常管理中。目前在機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)中使用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的占31%，其余則是采用離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。部分企業(yè)還將鐵譜分析技術(shù)用于機(jī)組潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)與振動(dòng)分析相結(jié)合，開展綜合診斷。
（2）企業(yè)采取了國(guó)外引進(jìn)和自主開發(fā)相結(jié)合的方針。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有45.2%是進(jìn)口的，國(guó)產(chǎn)的占54.8%。用于離線監(jiān)測(cè)的便攜式儀器，由于國(guó)外技術(shù)和產(chǎn)品先占領(lǐng)市場(chǎng)及其先進(jìn)性、可靠性相對(duì)較高等原因，以進(jìn)口為主，占87%。
（3）強(qiáng)化管理，培養(yǎng)一支素質(zhì)優(yōu)良、技術(shù)過硬的監(jiān)測(cè)隊(duì)伍是搞好狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作的基礎(chǔ)。因此，各企業(yè)都配有專人負(fù)責(zé)大型機(jī)組的監(jiān)測(cè)與診斷工作。
眾所周知，石化企業(yè)是我國(guó)推行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷相對(duì)較早、應(yīng)用相對(duì)深入的行業(yè)，但即使這樣，仍然有大量的機(jī)組缺乏固定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，尤其是那些量大面廣的中小機(jī)組（泵機(jī)、風(fēng)機(jī)、電機(jī)等），將來也不可能、也沒有必要配置固定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，而其它許多企業(yè)相對(duì)石化企業(yè)而言監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的發(fā)展要稍微緩慢一些。可見，根據(jù)我國(guó)目前企業(yè)總體發(fā)展水平，在考慮重點(diǎn)、關(guān)鍵設(shè)備上在線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)的同時(shí)，發(fā)展應(yīng)用離線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)仍然是為重要的方向。
離線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)在技術(shù)上已經(jīng)十分成熟，構(gòu)成離線系統(tǒng)的便攜式數(shù)據(jù)采集器及分析軟件已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和飛躍的發(fā)展。
便攜式數(shù)據(jù)采集器已經(jīng)不再是功能單一的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)儀器了，隨著集成電路和電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集器的體積越來越小，存儲(chǔ)容量越來越大，功能越來越豐富，不斷朝著現(xiàn)場(chǎng)頻譜分析儀的方向發(fā)展；另一方面，原來的一些動(dòng)態(tài)分析儀由于采用了液晶顯示屏等小型化設(shè)計(jì)，也在向現(xiàn)場(chǎng)便攜的方向發(fā)展，出現(xiàn)了多種便攜式頻譜分析儀，如HP公司的HP3565，
日本小野公司的CF250等。
同時(shí)，有些數(shù)據(jù)采集器還具備現(xiàn)場(chǎng)診斷功能，如各種報(bào)警、頻率細(xì)化、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡、軸系對(duì)中、現(xiàn)場(chǎng)軸承診斷、現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)診斷等。
五、離線系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)
（1）由便攜式數(shù)據(jù)采集器擔(dān)任數(shù)據(jù)采集裝置的離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，目前多數(shù)是由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和PC機(jī)及其監(jiān)測(cè)與診斷軟件組成一套獨(dú)立系統(tǒng)，既不能相互連接，也很難融入企業(yè)內(nèi)部的信息管理等系統(tǒng)，不便于數(shù)據(jù)與分析結(jié)果的相互交流和共享。
因此，支持網(wǎng)絡(luò)，讓離線系統(tǒng)形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一個(gè)工作站，是將來發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。這樣離線系統(tǒng)就將不再是一個(gè)孤立的系統(tǒng)，而可以利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送快捷、簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，與其它系統(tǒng)或?qū)＜医涣鲾?shù)據(jù)信息，分享經(jīng)驗(yàn)，甚至還可以進(jìn)行系統(tǒng)軟件升級(jí)換代。當(dāng)然，完全實(shí)現(xiàn)離線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)支持必須要有統(tǒng)一、有效的數(shù)據(jù)庫的支撐。
（2）許多便攜式數(shù)據(jù)采集器在數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析乃至診斷等多方面的功能已經(jīng)十分豐富，在操作簡(jiǎn)便性、使用可靠性等方面也達(dá)到很高的水平。但硬件的成本相對(duì)還是比較高，尤其國(guó)外進(jìn)口的系統(tǒng)可謂非常的昂貴。因此，進(jìn)一步提高集成度、降低數(shù)據(jù)采集器的成本，提高國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)采集器的質(zhì)量和性能，是廣泛普及、推廣狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的重要方面。
（3）虛擬儀器是一種利用微型計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采樣及調(diào)理卡和軟件實(shí)現(xiàn)的信號(hào)處理與分析儀器，具有功能組合多樣隨意，更改、調(diào)整、補(bǔ)充靈活和實(shí)現(xiàn)成本底等特點(diǎn)。隨著信號(hào)分析新技術(shù)、新方法的不斷開發(fā)與充實(shí)，我們只需不斷更新信號(hào)處理與分析軟件，便可達(dá)到更換分析儀器的目的，從而使“儀器”獲得很高的靈活性與適應(yīng)性。因此，將虛擬儀器的概念引入狀態(tài)監(jiān)測(cè)有許多誘人的優(yōu)點(diǎn)，例如，在相同硬件配置的條件下，只需調(diào)整測(cè)試與分析軟件，便可將便攜式
數(shù)據(jù)采集器、便攜式（振動(dòng)）信號(hào)分析儀和便攜式離/在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等三者融為一體?？梢灶A(yù)見，基于虛擬儀器概念的監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)，具有強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。
（4）部分高檔離線系統(tǒng)經(jīng)過發(fā)展，兼?zhèn)湟恍┰诰€功能，以滿足某些應(yīng)急需求，在必要時(shí)可以快速、方便地臨時(shí)將離線系統(tǒng)切換成在線系統(tǒng)。也就是說，便攜式在線系統(tǒng)在將來很可能成為離線系統(tǒng)的一種切換或補(bǔ)充方式。
（5）現(xiàn)場(chǎng)分析、診斷功能的加強(qiáng)、離線診斷趨勢(shì)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的提高，是離線系統(tǒng)發(fā)展的必然走向，也是離線系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮作用好壞的重要標(biāo)志。
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更新時(shí)間：2012-12-03
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