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(武汉船用机械有限责任公司，武汉 430084)

透平货油泵[1-2]是利用锅炉蒸汽产生动力驱动货油泵进行原油的装卸作业的设备，广泛应用于大型原油运输的船舶与海洋工程装备，实现液货对外输送、船内液货转驳等功能[3-4]。对比国际一流货油泵产品，我国货油泵产品设计开发处于起步阶段[5]，亟需设计开发一套健康监测系统，实现对透平货油泵的健康状态进行监测,为用户提供透平货油泵维护计划的实时性意见及状态周期报告，以达到延长透平货油泵使用寿命、减少停机时间、降低维护成本、增加产品可靠性等目的。

1 透平货油泵健康监测系统硬件框架

在已有控制系统监测点基础上，增加振动信号监测及油液颗粒监测，并将所有监测变量统一到一个监测软件系统中[6]。其中控制系统PLC中的监测变量及油液监测模块监测变量通过OPC协议与基于LabVIEW的上位机监测系统通讯[7]；振动信号通过NI以太网采集卡机箱进行采集，上位机LabVIEW监测系统通过DAQmx驱动程序实现对采集卡数据的读取[8]。

1.1 振动监测传感器布置

通过可靠性分析，振动传感器布置监测点如图1所示。包含18个振动传感器及6个轴振动位移传感器。

18个振动监测变量包括：隔舱传动上轴承；隔舱传动下轴承；货油泵上轴承；货油泵泵支座；透平高速轴上轴承；透平高速轴下轴承X、Y；透平低速轴上轴承；透平低速轴下轴承X、Y；货油泵下轴承。

6个轴振动位移监测变量包括：透平高速轴轴相对位移X，透平高速轴轴相对位移Y；隔舱传动轴轴相对位移X、Y；透平低速轴轴相对位移X、Y。

1.2 OPC通信

OPC(OLE for Process Control)是一个工业标准，利用它可以将不同开发商研发的驱动程序与应用软件有机地集成或连接起来，使不同的应用程序和控制器能相互交换数据。OPC采用客户/服务器模式，其中OPC服务器是数据的供应方，负责为OPC客户端提供所需的数据；OPC客户端为数据的使用方法。

OPC服务器采用NI公司数据记录与监控(DSC)模块，该模块集成了Siemens大部分PLC产品基于以太网协议OPC server驱动程序，同时也集成了用于采集油液监测模块基于Modbus协议的OPC server驱动程序。故可通过这一个模块实现基于OPC通信的对不同设备的数据采集功能，见图2。

1.3 监测系统总体结构

根据上述分析，透平货油泵健康监测系统架构见图3。为简化通信及布线，使系统显得高效紧凑，主通信网采用以太网结构。所有传感器信号通过一定信号采集处理及转换后，通过以太网接入工业以太网交换机。上位工控机也接入交换机，并通过合适的数据采集开发软件LabVIEW，实现对传感器数据的读取、处理、存储及相应的信号分析等操作。

其中加速度传感器及涡流位移传感器输出高频振动信号，NI采集卡采集这些信号后通过以太网高速上传；油液监测传感器及其他4～20 mA信号输出传感器输出低频信号。为统一成以太网通讯，将这些信号全部转换成OPC数据格式并通过OPC协议进行网络上传。

2 透平货油泵健康监测系统软件框架

根据系统需求分析泵舱泵油泵健康监测系统架构，预开发的LabVIEW健康监测系统需具备以下软件开发环境：

1)Windows 7 SP1专业版或旗舰版64位操作系统。

2)Labview 2014软件。

3)Labview 2014 DSC Module软件。

4)NI-DAQmx 14.5驱动软件。

5)NI Sound and Vibration 2014声音与振动工具包。

6)Labview advanced signal processing toolkit 2014高级信号处理工具包。

软件开发环境搭建好后，预开发的健康监测软件系统见图4。

需要特别说明的是，因振动传感器采用主流的加速度传感器，得到的为加速度信号，需要对其做积分处理，以得到相应的速度和位移信号；相反涡流位移传感器采集到的为位移信号，需要对其做微分处理，以得到相应的速度和加速度信号。

3 透平货油泵健康监测系统实验结果

基于LabVIEW开发的透平货油泵健康监测系统软件界面分别见图5～8，分别对应监测系统主页、监测系统透平驱动组件监测模块、监测系统隔舱传动组件监测模块、健康监测系统货油泵监测模块。

可以看到该监测系统实现了透平货油泵关键监测点的实时监测，并根据提取到的特征变量进行实时报警，实现了数据分析、数据存储、历史数据回放等基本功能。

[1] 吴震宇,丁元亮,罗晓宁,等.货油泵真空装置及系统分析[J].船舶,2012(1):55-57.

[2] 吴震宇,丁元亮,罗晓宁,等.大型油船货油泵蒸汽动力系统研究[J].机电设备,2012(增刊):43-44.

[3] 国内首台船舶透平货油泵驱动系统投入使用[J].军民两用技术与产品,2015(7):26.

[4] 公信.首套船用货油泵透平驱动装置和FPSO潜液泵研制成功[N].2014-09-15.