一種基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的動平衡在線監(jiān)測設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械動平衡在線監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】?；谒矔r(shí)轉(zhuǎn)速信號的動平衡在線監(jiān)測設(shè)備，其特征在于包括若干個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)管理模塊、CAN通信模塊、3G無線通信模塊、監(jiān)控中心、LCD顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和電源模塊；瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)，用于采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動過程中的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，并將處理后的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號傳輸?shù)紺AN總線上；數(shù)據(jù)管理模塊，用于分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動平衡狀態(tài)，并將采集的信息和接收到的信號進(jìn)行分析處理、儲存和顯示，然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、打包。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，能夠在線分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動平衡狀態(tài)，并將每臺機(jī)車狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸至地面監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫。
【專利說明】
一種基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的動平衡在線監(jiān)測設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械動平衡在線監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的旋轉(zhuǎn)機(jī)械動平衡在線監(jiān)測設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]對于工程中的各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，由于材質(zhì)不均勻或毛坯缺陷、加工及裝配中產(chǎn)生的誤差，甚至設(shè)計(jì)時(shí)就具有非對稱的幾何形狀等多種因素，使得旋轉(zhuǎn)機(jī)械在旋轉(zhuǎn)時(shí)，其上每個(gè)微小質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的離心慣性力不能相互抵消，離心慣性力通過軸承作用到機(jī)械及其基礎(chǔ)上，引起振動，產(chǎn)生了噪音，加速軸承磨損，縮短了機(jī)械壽命，嚴(yán)重時(shí)能造成破壞性事故。為此，必須對旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行平衡分析，使其達(dá)到允許的平衡精度等級，或使產(chǎn)生的機(jī)械振動幅度降在允許的范圍內(nèi)。
[0003]旋轉(zhuǎn)機(jī)械動平衡狀態(tài)監(jiān)測分為離線定期監(jiān)測和在線監(jiān)測兩種方式，離線定期監(jiān)測首先用磁帶記錄儀或數(shù)據(jù)采集器對轉(zhuǎn)子的特征信號進(jìn)行收集，然后送入頻譜分析儀進(jìn)行動平衡分析；而在線監(jiān)測是對機(jī)組各測點(diǎn)的特征信號進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄、監(jiān)測和分析，一旦機(jī)組發(fā)生故障，及時(shí)進(jìn)行動平衡的故障預(yù)警。但是目前的旋轉(zhuǎn)機(jī)械動平衡狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備大多基于振動信號進(jìn)行動平衡分析，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，維護(hù)和改進(jìn)更新困難，不利于大量推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的動平衡在線監(jiān)測設(shè)備，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，能夠在線分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動平衡狀態(tài)，并將每臺機(jī)車狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸至地面監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的動平衡在線監(jiān)測設(shè)備，其特征在于:包括若干個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)管理模塊、CAN通信模塊、3G無線通信模塊、監(jiān)控中心、LCD顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和電源模塊；
[0006]瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)，用于采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動過程中的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，并將處理后的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號傳輸?shù)紺AN總線上；
[0007]所述數(shù)據(jù)管理模塊，用于監(jiān)測采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動時(shí)軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動平衡狀態(tài)，通過CAN總線接收瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)發(fā)送的CAN信號，并將采集的信息和接收到的信號進(jìn)行分析處理、儲存和顯示，然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、打包，利用3G通信模塊發(fā)送到地面的監(jiān)控中心；同時(shí)，控制LCD顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊；其中，一個(gè)數(shù)據(jù)管理模塊可以同時(shí)接收若干個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)男盘枺?br> [0008]CAN通信模塊，用于進(jìn)行瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)管理模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸；
[0009]3G通信模塊采用HUAWEI EM560，用于接收數(shù)據(jù)管理模塊發(fā)送的信息，并將接收到的信息傳輸至監(jiān)控中心；用于接收監(jiān)控中心發(fā)出的指令，并將接收到的指令傳輸給數(shù)據(jù)管理模塊；
[0010]監(jiān)控中心，用于對旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系的工作狀態(tài)進(jìn)行綜合的監(jiān)測與診斷，通過數(shù)據(jù)管理模塊與3G通信模塊的雙向通信，接收數(shù)據(jù)管理模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，向數(shù)據(jù)管理模塊發(fā)送數(shù)據(jù)更新指令；
[0011]IXD顯示模塊，用于顯示數(shù)據(jù)管理模塊處理后的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的實(shí)時(shí)狀態(tài)以及報(bào)警信息；
[0012]數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲數(shù)據(jù)管理模塊處理后的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的實(shí)時(shí)狀態(tài)以及報(bào)警信息；
[0013]CAN通信模塊、IXD顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊分別與數(shù)據(jù)管理模塊的RS232、TFT-LCD、USB 接口相連；
[0014]第一電源模塊，由開關(guān)電源與調(diào)制電路組成，用于為瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)管理模塊、3G通信模塊和IXD顯示模塊提供穩(wěn)定的5V及12V電源。
[0015]瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)包括微處理器單元、轉(zhuǎn)速信號處理模塊、轉(zhuǎn)速傳感器、基準(zhǔn)傳感器和第二電源模塊；
[0016]微處理器單元主要完成對瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的采集、濾波處理和頻譜分析，并將處理后的數(shù)據(jù)信息經(jīng)CAN通信模塊發(fā)送到CAN總線上；
[0017]轉(zhuǎn)速信號處理模塊，用于對轉(zhuǎn)速傳感器和基準(zhǔn)傳感器采集的信號進(jìn)行調(diào)理；
[0018]轉(zhuǎn)速傳感器，用于采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，利用磁電傳感器感應(yīng)軸系轉(zhuǎn)動時(shí)齒圈磁通量的變化，以模擬信號的形式輸出；采用非接觸式的轉(zhuǎn)速傳感器；
[0019]基準(zhǔn)傳感器，用于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號采集的觸發(fā)信號，利用磁電傳感器感應(yīng)軸系轉(zhuǎn)動時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)磁通量的變化，作為瞬時(shí)轉(zhuǎn)速采集的起始點(diǎn)，以模擬信號的形式輸出。
[0020]第二電源模塊，用于對微處理器單元和轉(zhuǎn)速信號處理模塊供電。
[0021]轉(zhuǎn)速傳感器和基準(zhǔn)傳感器，均設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系的齒圈處，安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)體上，轉(zhuǎn)速傳感器和基準(zhǔn)傳感器與軸系的齒圈都不接觸，二者呈30°的夾角。
[0022]在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的過程中，微處理器單元(MCU)利用轉(zhuǎn)速傳感器采集轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，通過CAN通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上。數(shù)據(jù)管理模塊通過接收CAN總線上的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析、顯示、預(yù)警和存儲，將處理后的數(shù)據(jù)通過3G通信模塊遠(yuǎn)距離無線輸送到地面監(jiān)控中心，再由監(jiān)控中心對旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動平衡狀態(tài)進(jìn)行綜合的監(jiān)測與診斷，實(shí)現(xiàn)了對旋轉(zhuǎn)機(jī)械動平衡最直接、最有效的監(jiān)測。
[0023]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0024]1.采用非接觸式的轉(zhuǎn)速傳感器采集轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，具有價(jià)格便宜、壽命較長的優(yōu)點(diǎn)；
[0025]2.采用CAN總線技術(shù)，通過CAN節(jié)點(diǎn)方便地組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了低成本、低耗電、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多、傳輸距離遠(yuǎn)的轉(zhuǎn)速傳感器網(wǎng)絡(luò)；
[0026]3.采用3G無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與控制，避免了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式帶來的電纜施工，大大降低了施工的難度和設(shè)備安裝成本；設(shè)備既可連續(xù)安裝又可離散安裝；
[0027]4.采用B/S模式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，客戶端免維護(hù)，使設(shè)備的分布相對集中，有利于設(shè)備的維護(hù)，具有較好的可擴(kuò)展性以及靈活性；
[0028]5.基于對前期旋轉(zhuǎn)機(jī)械動平衡相關(guān)數(shù)據(jù)的研究，監(jiān)控中心的上位機(jī)軟件嵌入了多種智能算法，大大減小了數(shù)據(jù)的誤差，提高了數(shù)據(jù)的擬合精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本實(shí)用新型一種基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的動平衡在線監(jiān)測設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本實(shí)用新型瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖3為本實(shí)用新型第一電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖4為本實(shí)用新型第二電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖中，1-瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)，2-數(shù)據(jù)管理模塊，3-CAN通信模塊，4_3G通信模塊，5_監(jiān)控中心，6-1XD顯示模塊，7-數(shù)據(jù)存儲模塊，8-第一電源模塊，9-微處理器單元(MCU)，10-轉(zhuǎn)速信號處理模塊，11-轉(zhuǎn)速傳感器，12-基準(zhǔn)傳感器，13-第二電源模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0035]如圖1-4所示，一種基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的動平衡在線監(jiān)測設(shè)備，主要包括若干個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)1 (最佳為1-10個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)1)、數(shù)據(jù)管理模塊2、CAN通信模塊3、3G無線通信模塊4、監(jiān)控中心5、IXD顯示模塊6、數(shù)據(jù)存儲模塊7和電源模塊8 ；
[0036]瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)1，用于采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動過程中的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，并將處理后的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號傳輸?shù)紺AN總線上；
[0037]數(shù)據(jù)管理模塊2，用于監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動平衡狀態(tài)，通過CAN總線接收瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)1發(fā)送的CAN信號，并將采集的信息和接收到的信號進(jìn)行分析處理、儲存和顯示，然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、打包，利用3G通信模塊4發(fā)送到地面的監(jiān)控中心5 ；同時(shí)，控制LCD顯不模塊6和數(shù)據(jù)存儲模塊7 ;其中，一個(gè)數(shù)據(jù)管理模塊2可以同時(shí)接收若干個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)1傳輸?shù)男盘枺?br> [0038]數(shù)據(jù)管理模塊采用深圳市桑達(dá)電子有限公司的PCM-5830，它是采用嵌入式低功耗專用處理器兼容Intel X86處理器，充分考慮應(yīng)用環(huán)境，綜合多種措施而設(shè)計(jì)的一款能夠在多種應(yīng)用環(huán)境中安全穩(wěn)定、高效運(yùn)行的PC/104主板，包括以下資源:板載兼容Intel X86CPU,主頻800MHz，內(nèi)置浮點(diǎn)運(yùn)算協(xié)處理器；高容量在板DDR內(nèi)存:256Mbyte ;1個(gè)IDE和1個(gè)CF卡適配器接口，支持主從方式；板載1G-8G D0M電子盤；板載2_8M SPI Flash電子軟盤；4個(gè)2.0USB,支持熱插拔；標(biāo)準(zhǔn)并行口，4個(gè)串行口及PS/2鍵盤和鼠標(biāo)接口，其中可選擇RS232/RS485/RS422/TTL 接口標(biāo)準(zhǔn)；在板 1 個(gè) 10/100M 自適應(yīng) Ethernet 接口 ；SM712 顯示芯片，4M顯存，支持CRT及18/24-bitTTL LCD顯示和LVDS顯示等。
[0039]數(shù)據(jù)管理模塊2，用于分析采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動時(shí)軸承與轉(zhuǎn)子的動平衡狀態(tài)，通過將采集的信息進(jìn)行分析處理，計(jì)算出瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號；然后通過頻譜分析和極坐標(biāo)分析，提取第1.0次諧波的幅值和相位，作為軸系動平衡和軸承狀態(tài)分析的特征參數(shù)；進(jìn)而根據(jù)設(shè)定的門限值和極坐標(biāo)圖像判斷軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動平衡狀態(tài)，并根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行顯示、預(yù)警和存儲；
[0040]瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號中蘊(yùn)含著非常豐富的旋轉(zhuǎn)機(jī)械工作狀態(tài)的信息，利用瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號可以方便對軸系的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)軸系的動平衡被打破或者支撐軸系的軸承磨損時(shí)，瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的波動將發(fā)生相應(yīng)的變化。根據(jù)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動的變化情況，進(jìn)行濾波、頻域分析的數(shù)據(jù)處理，選取特征參數(shù)，提取特征值，就可以對軸系進(jìn)行狀態(tài)分析。
[0041]CAN通信模塊3，用于進(jìn)行瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)1與數(shù)據(jù)管理模塊2之間的數(shù)據(jù)傳輸；
[0042]CAN通信模塊3，采用深圳市宇泰科技有限公司的UT-2506智能協(xié)議轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)與RS-232/RS-485的雙向數(shù)據(jù)通訊，轉(zhuǎn)換器支持1200115200bps范圍的RS-232/RS-485通訊速率，5Kbps1Mbps范圍的CAN-bus通訊速率。轉(zhuǎn)換器提供三種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模式:透明轉(zhuǎn)換、透明帶標(biāo)識轉(zhuǎn)換、Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換；支持Modbus RTU協(xié)議；
[0043]3G通信模塊4，采用華為技術(shù)有限公司的EM560，用于接收數(shù)據(jù)管理模塊2發(fā)送的信息，并將接收到的信息傳輸至監(jiān)控中心5 ;用于接收監(jiān)控中心5發(fā)出的指令，并將接收到的指令傳輸給數(shù)據(jù)管理模塊2 ；
[0044]監(jiān)控中心5，用于對旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動平衡狀態(tài)進(jìn)行綜合的監(jiān)測與診斷，通過數(shù)據(jù)管理模塊2與3G通信模塊4的雙向通信，接收數(shù)據(jù)管理模塊2發(fā)送的數(shù)據(jù)，向數(shù)據(jù)管理模塊2發(fā)送數(shù)據(jù)更新指令等；
[0045]LCD顯示模塊6，采用SHARP的液晶屏LQ057Q3DC02，面板尺寸5.7英寸，用于顯示數(shù)據(jù)管理模塊2處理后的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的實(shí)時(shí)狀態(tài)以及報(bào)警信息；
[0046]數(shù)據(jù)存儲模塊7，采用閃迪酷悠USB閃存盤CZ60 (4GB)，支持USB2.0，用于存儲數(shù)據(jù)管理模塊2處理后的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的實(shí)時(shí)狀態(tài)以及報(bào)警信息；
[0047]CAN通信模塊3、IXD顯示模塊6、數(shù)據(jù)存儲模塊7分別與數(shù)據(jù)管理模塊2的RS232、TFT-LCD、USB 接口相連；
[0048]第一電源模塊8，用于為瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)1、數(shù)據(jù)管理模塊2、3G通信模塊4和IXD顯示模塊6提供穩(wěn)定的5V及12V電源。
[0049]第一電源模塊8，由開關(guān)電源與調(diào)制電路組成，開關(guān)電源采用MIWE NES_35_12，將外部供電轉(zhuǎn)換為12V，直接為數(shù)據(jù)管理模塊2供電，數(shù)據(jù)管理模塊自帶電源轉(zhuǎn)換模塊，為其外圍設(shè)備供電；調(diào)制電路如圖3所示，經(jīng)LM2678S-5.0產(chǎn)生5V，為3G通信模塊4和IXD顯示模塊6供電。
[0050]各個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)1具有獨(dú)立的控制器和電源，多個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)1組成傳感器的CAN網(wǎng)絡(luò)。采用CAN總線技術(shù)，通過CAN節(jié)點(diǎn)方便地組網(wǎng)，利用CAN通信模塊3進(jìn)行瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)1與數(shù)據(jù)管理模塊2之間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0051]如圖2所示，瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)1包括微處理器單元(MCU) 9、轉(zhuǎn)速信號處理模塊10、轉(zhuǎn)速傳感器11、基準(zhǔn)傳感器12和第二電源模塊13。
[0052]微處理器單元(MCU)9主要完成對瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的采集、濾波處理和頻譜分析，并將處理后的數(shù)據(jù)信息經(jīng)CAN通信模塊發(fā)送到CAN總線上。其中，MCU選用Infineon公司的XC164CS微處理器，具備超低功耗和豐富的外設(shè)，具有5級指令執(zhí)行流水線；單片機(jī)主頻可達(dá)40MHz ;包括128KB片上程序存儲器，6KB的RAM ;開發(fā)板擴(kuò)展的RAM高達(dá)64K*16Bit ；R0M/FLAH高達(dá)512K*16Bit ；MAC單元加入DSP功能處理數(shù)字濾波器算法，從而大大縮短了乘除運(yùn)算的時(shí)間；XC164CS提供了精度為8位或10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，10位時(shí)采樣頻率可達(dá)300KHZ，可以快速處理各種數(shù)字信號、模擬信號以及脈沖信號，該微處理器除了活動模式外還有4種低功耗模式，在實(shí)現(xiàn)高性能的同時(shí)，降低設(shè)備功耗；
[0053]轉(zhuǎn)速信號處理模塊10，用于對轉(zhuǎn)速傳感器11和基準(zhǔn)傳感器12采集的信號進(jìn)行調(diào)理；
[0054]轉(zhuǎn)速傳感器11，用于采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，利用磁電傳感器感應(yīng)軸系轉(zhuǎn)動時(shí)齒圈磁通量的變化，并以模擬信號的形式輸出給轉(zhuǎn)速信號處理模塊10 ；
[0055]基準(zhǔn)傳感器12，用于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號采集的觸發(fā)信號，利用磁電傳感器感應(yīng)軸系轉(zhuǎn)動時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)磁通量的變化，作為瞬時(shí)轉(zhuǎn)速采集的起始點(diǎn)，并以模擬信號的形式輸出給轉(zhuǎn)速信號處理模塊10 ；
[0056]轉(zhuǎn)速傳感器11和基準(zhǔn)傳感器12，均設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系的齒圈處，安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)體上，轉(zhuǎn)速傳感器11和基準(zhǔn)傳感器12與軸系的齒圈都不接觸，二者呈30°的夾角；
[0057]第二電源模塊13,用于對MCU(微處理單兀)9和轉(zhuǎn)速信號處理模塊10供電。
[0058]第二電源模塊13由開關(guān)電源、調(diào)制電路組成。其中微處理器單元9采用3.3V和1.8V雙電源供電；開關(guān)電源采用MIWE NES-35-12，將外部供電轉(zhuǎn)換為12V ;調(diào)制電路如圖4所示，經(jīng)LM2592HV將12V轉(zhuǎn)換為5V，用于對LED顯示模塊8供電；進(jìn)而經(jīng)TPS767D318PWP將5V轉(zhuǎn)換為3.3V和1.8V，用于對微處理器單元9和轉(zhuǎn)速信號處理模塊10供電；
[0059]轉(zhuǎn)速信號處理模塊10輸出接口與微處理器單元(MCU) 9的AD端口相連；CAN通信模塊3CANH和CANL分別與微處理器單元(MCU) 9的CAN接口相連；轉(zhuǎn)速傳感器11、基準(zhǔn)傳感器12分別與轉(zhuǎn)速信號處理模塊10的輸入接口相連。
[0060]工作過程
[0061]將傳感器網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)速傳感器11、基準(zhǔn)傳感器12安裝于旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系對應(yīng)的固定件上，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的過程中，MCU(微處理單元)9利用基準(zhǔn)傳感器12采集的基準(zhǔn)信號，作為轉(zhuǎn)速傳感器11轉(zhuǎn)速采集的觸發(fā)信號，采集轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，通過轉(zhuǎn)速處理模塊10對采集的原始電壓信號進(jìn)行調(diào)理，由MCU (微處理單元)9計(jì)算求出對應(yīng)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，并通過CAN通信模塊3將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上。數(shù)據(jù)管理模塊2通過CAN通信模塊3接收CAN總線上的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析、顯示、預(yù)警和存儲，將處理后的數(shù)據(jù)通過3G通信模塊4遠(yuǎn)距離無線輸送到監(jiān)控中心5。監(jiān)控中心5根據(jù)接收到的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的處理，對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，實(shí)時(shí)生成旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸承與轉(zhuǎn)子動平衡狀態(tài)趨勢圖，進(jìn)而根據(jù)得到的相關(guān)信息預(yù)測未來某一時(shí)刻的變化趨勢。
[0062]本實(shí)用新型監(jiān)測設(shè)備，在線實(shí)時(shí)采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，經(jīng)過定量計(jì)算和定性分析，在線分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動平衡狀態(tài)，并將每臺機(jī)車狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸至地面監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了對旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系狀態(tài)最直接、最方便的監(jiān)測。
【權(quán)利要求】
1.基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的動平衡在線監(jiān)測設(shè)備，其特征在于:包括若干個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)(I)、數(shù)據(jù)管理模塊(2)、CAN通信模塊(3)、3G無線通信模塊(4)、監(jiān)控中心(5)、LCD顯示模塊(6)、數(shù)據(jù)存儲模塊(7)和電源模塊⑶； 瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)(I)，用于采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動過程中的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，并將處理后的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號傳輸?shù)紺AN總線上； 所述數(shù)據(jù)管理模塊(2)，用于監(jiān)測采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動時(shí)軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動平衡狀態(tài)，通過CAN總線接收瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)(I)發(fā)送的CAN信號，并將采集的信息和接收到的信號進(jìn)行分析處理、儲存和顯示，然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、打包，利用3G通信模塊(4)發(fā)送到地面的監(jiān)控中心(5);同時(shí)，控制IXD顯示模塊(6)和數(shù)據(jù)存儲模塊(7);其中，一個(gè)數(shù)據(jù)管理模塊(2)同時(shí)接收若干個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)(I)傳輸?shù)男盘枺? CAN通信模塊(3)，用于進(jìn)行瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)⑴與數(shù)據(jù)管理模塊(2)之間的數(shù)據(jù)傳輸；3G通信模塊(4)采用HUAWEI EM560，用于接收數(shù)據(jù)管理模塊(2)發(fā)送的信息，并將接收到的信息傳輸至監(jiān)控中心(5);用于接收監(jiān)控中心(5)發(fā)出的指令，并將接收到的指令傳輸給數(shù)據(jù)管理模塊(2); 監(jiān)控中心(5)，用于對旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系的工作狀態(tài)進(jìn)行綜合的監(jiān)測與診斷，通過數(shù)據(jù)管理模塊(2)與3G通信模塊(4)的雙向通信，接收數(shù)據(jù)管理模塊(2)發(fā)送的數(shù)據(jù)，向數(shù)據(jù)管理模塊(2)發(fā)送數(shù)據(jù)更新指令； LCD顯示模塊￠)，用于顯示數(shù)據(jù)管理模塊(2)處理后的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的實(shí)時(shí)狀態(tài)以及報(bào)警信息； 數(shù)據(jù)存儲模塊(7)，用于存儲數(shù)據(jù)管理模塊(2)處理后的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的實(shí)時(shí)狀態(tài)以及報(bào)θ I R >ι?ι'， CAN通信模塊(3)、LCD顯示模塊￠)、數(shù)據(jù)存儲模塊(7)分別與數(shù)據(jù)管理模塊(2)的RS232、TFT-LCD、USB 接 口相連； 第一電源模塊(8)，由開關(guān)電源與調(diào)制電路組成，用于為瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)(I)、數(shù)據(jù)管理模塊⑵、3G通信模塊⑷和IXD顯示模塊(6)提供穩(wěn)定的5V及12V電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的動平衡在線監(jiān)測設(shè)備，其特征在于:瞬時(shí)轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)(I)包括微處理器單元(9)、轉(zhuǎn)速信號處理模塊(10)、轉(zhuǎn)速傳感器(11)、基準(zhǔn)傳感器(12)和第二電源模塊(13)； 微處理器單元(9)完成對瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的采集、濾波處理和頻譜分析，并將處理后的數(shù)據(jù)信息經(jīng)CAN通信模塊發(fā)送到CAN總線上； 轉(zhuǎn)速信號處理模塊(10)，用于對轉(zhuǎn)速傳感器(11)和基準(zhǔn)傳感器(12)采集的信號進(jìn)行調(diào)理； 轉(zhuǎn)速傳感器(11)，用于采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，利用磁電傳感器感應(yīng)軸系轉(zhuǎn)動時(shí)齒圈磁通量的變化，以模擬信號的形式輸出；采用非接觸式的轉(zhuǎn)速傳感器(11)；基準(zhǔn)傳感器(12)，用于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號采集的觸發(fā)信號，利用磁電傳感器感應(yīng)軸系轉(zhuǎn)動時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)磁通量的變化，作為瞬時(shí)轉(zhuǎn)速采集的起始點(diǎn)，以模擬信號的形式輸出； 第二電源模塊(13)，用于對微處理器單元(9)和轉(zhuǎn)速信號處理模塊(10)供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的動平衡在線監(jiān)測設(shè)備，其特征在于--轉(zhuǎn)速傳感器(11)和基準(zhǔn)傳感器(12)，均設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系的齒圈處，安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)體上，轉(zhuǎn)速傳感器(11)和基準(zhǔn)傳感器(12)與軸系的齒圈都不接觸，二者呈30°的夾角。
【文檔編號】G05B19/418GK204166356SQ201420487534
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】劉才蘭, 許小偉 申請人:武漢廣遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展股份有限公司