基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态智能监测系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于重型机械监测技术领域，具体涉及一种基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态智能监测系统及方法。本发明专利技术针对大型履带行走装置工作环境恶劣，承载较大，润滑防护欠佳等特点而开发的，用以监测驱动电机电流、驱动电机功率、驱动轮转速、张紧力、支重轮轴转速和支重轮轴温度等参数，根据智能监测系统给出设备当前健康状态，对相应故障项发出声光警告，并指出故障来源。其主要由驱动轮监测模块(Ⅰ)、导向轮监测模块(Ⅱ)、支重轮监测模块(Ⅲ)、路由器、计算机和显示器组成，所述的驱动轮监测模块(Ⅰ)、导向轮监测模块(Ⅱ)和支重轮监测模块(Ⅲ)，分别安装在大型履带行走装置的对应位置，并与驾驶室内的计算机通过以太网形式连接。

【技术实现步骤摘要】
基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态智能监测系统及方法
本专利技术属于重型机械监测
，具体涉及一种基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态智能监测系统及方法。
技术介绍
重型机械广泛应用于采矿、能源、港口和工程建设等领域，同时也是衡量一个国家工业发展水平的重要标志。矿物开采中用到的大型机械式电动挖掘机、斗轮式挖掘机和排土机，矿物破碎中用到的大型移动式破碎站，港口装卸物料用的大型堆取料机，以及工程建设行业中用到的大型起重机械，都属于重型机械的范畴。重型机械动辄数千吨甚至上万吨，移动困难。大型履带行走装置由于其接地比压小和稳定性好等优点，在重型机械领域应用广泛。履带行走装置作为整个机械的支撑部分，承担着机器自重、工作载荷及风阻等多种载荷。而重型机械的造价往往在数千万元到数亿元，且要求工作的连续性。一旦发生结构破坏，将造成巨大的直接经济损失，以及成套设备停产带来的企业生产损失。因此，涉及一种用于大型履带行走装置的健康状态监测系统有着重要意义。“四轮一带”(驱动轮、导向轮、支重轮、托轮和履带)是履带行走装置中的主要活动部件，也是易损件。对“四轮一带”中涉及的电流、功率、温度等参数进行监视，能够使操作人员实时掌握大型履带行走装置的运行状态，对结构故障进行预警及报警。这样一方面可以及时发现设备异常并进行维修；同时可以合理安排大型履带行走装置的设备检修，在保证安全的前提下减少停机时间。具体的，各个部分监测参数有所不同。驱动轮为履带行走装置的动力输入部分。此处安装有驱动电机。对驱动电机的电流和功率进行监测，可以及时发现电机非正常工作状态，防止电机超载甚至堵转情况下发生过热甚至烧坏电机的情况。导向轮处安装有张紧装置，对履带进行张紧。张紧力是大型履带行走装置中的一个重要参数。张紧力过小会导致履带跳振，甚至发生脱链；张紧力过大则会加剧履带的磨损。支重轮支承整机重量和工作载荷，且工作环境恶劣，因此其润滑尤为关键。若未及时发现润滑失效或超载等原因造成的发热过热，容易发生烧瓦甚至支重轮或轮轴的破坏。因此，应该对支重轮轴组温度进行及时监测。托轮组由于其只承受上部履带链自重，载荷相对较小，一般不做重点关注。履带链处于活动之中，无固定位置，不利于传感器安装，因此只适合实验室内特定工况下的检测，不宜作为生产过程状态监测对象。目前的监测系统多为设置某一固定监测阈值。通过分别设定各物理参数的阈值，并与实时监测的物理参数值进行比较，对设备运行状态进行判断。有物理参数超出设定阈值后，监测系统发出警报。但实际作业过程中，根据工况和作业环境不同，设备的运行状态参数必然随之改变。因此，需要开发一种针对使用工况和作业环境做出智能化决策的监测系统。对应硬件监测系统，提供一种人性化的监测系统软件界面也是设计监测系统时需要考虑的问题。LabVIEW是由美国国家仪器(NI)公司研制开发的一种程序开发环境。LabVIEW的图形化编程语言可以帮助工程师从繁琐的计算机底层问题中解放出来，方便快捷地搭建测量软件，并利用其庞大的函数库和VI库，完成复杂的数据分析处理。LabVIEW提供TDMS文件以流文件形式进行数据存储，读取速度快，非常适合用来存储海量数据，在实时系统中比较常用。数据文件存储于计算机硬盘，可以进行后期的数据查看、分析和处理。利用其编写的监测软件及与之相应硬件搭配建立的健康状态监测系统，其可靠性和界面友好性已得到广大工程师和操作人员的广泛认可。
技术实现思路
本专利技术提供一套基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态智能监测系统及方法。针对大型履带行走装置工作环境恶劣，承载较大，润滑防护欠佳等特点，开发了一套大型履带行走装置健康状态智能监测系统，用以监测驱动电机电流、驱动电机功率、驱动轮转速、张紧力、支重轮轴转速和支重轮轴温度等参数。该监测系统采用基于LabVIEW开发的图形界面，实时显示测量参数并进行数据记录，反应设备运行状态，并根据智能监测系统对数据进行分析，给出设备健康状态，对故障项进行警告，并指出故障来源，提示操作人员及时采取措施。本专利技术为解决上述技术问题，通过以下技术方案实现，结合附图说明如下：一种基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态智能监测系统，其硬件主要由驱动轮监测模块Ⅰ、导向轮监测模块Ⅱ、支重轮监测模块Ⅲ、路由器、计算机和显示器组成，其特征在于：所述的驱动轮监测模块Ⅰ、导向轮监测模块Ⅱ和支重轮监测模块Ⅲ，分别安装在大型履带行走装置的对应位置，并与驾驶室内的计算机通过以太网形式连接；所述的驱动轮监测模块Ⅰ由驱动电机电流传感器1、驱动电机电压传感器2、驱动轮转速传感器3、电流数据采集卡4、电压数据采集卡5、转速数据采集卡6和驱动轮监测机箱7组成，驱动轮监测模块Ⅰ用以监测驱动电机瞬时电流、驱动电机瞬时电压和驱动轮的转速；所述的导向轮监测模块Ⅱ由张紧力传感器8、张紧力数据采集卡9和导向轮监测机箱10组成，导向轮监测模块Ⅱ用以监测导向轮f处的履带张紧力；所述的支重轮监测模块Ⅲ由支重轮轴组温度传感器即支重轮轴1-16温度传感器11-26、无线信号接收器27、温度数据采集卡28和支重轮监测机箱29组成，支重轮监测模块Ⅲ用以监测各支重轮轴温度，间接反映其润滑状态；路由器30接收来自驱动轮监测模块Ⅰ、导向轮监测模块Ⅱ和支重轮监测模块Ⅲ的信号，并与计算机31进行数据通信，计算机31完成数据分析与存取，显示器32作为显示终端，提供基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态监测智能系统软件界面，并实时更新得到的各设备参数，供技术人员监测大型履带行走装置的实时状态。所述的驱动轮监测模块Ⅰ中的驱动电机电流传感器1采用电流互感器，安装在驱动电机排线上，从驱动电机电流传感器1输出的二次电流，经电流数据采集卡4直接采集，电流数据采集卡4中包含抗混叠滤波器信号调理电路及A/D转换器，信号经电流数据采集卡4完成信号调理并转换为数字信号。所述的驱动轮监测模块Ⅰ中的驱动电机电压传感器2同样安装在驱动电机排线上，从驱动电机电压传感器2输出的二次电压，经电压数据采集卡5直接采集，信号经电压数据采集卡5转换为数字信号。所述的驱动轮监测模块Ⅰ中的驱动轮转速传感器3采用增量式光电编码器，安装在驱动轮轴头，输出数字信号，由转速数据采集卡6采集。所述的驱动轮监测模块Ⅰ中的电流数据采集卡4、电压数据采集卡5和转速数据采集卡6安装在驱动轮监测机箱7内，驱动轮监测机箱7上设有状态指示灯，采集的数据通过驱动轮监测机箱7经由以太网传输至路由器30。所述的导向轮监测模块Ⅱ中的张紧力传感器8采用压磁式力传感器，安装于张紧装置支承座e处，张紧力传感器8输出信号至张紧力数据采集卡9进行A/D转换，采集的数据通过导向轮监测机箱10经由以太网传输至路由器30，导向轮监测机箱10上设有状态指示灯。所述的支重轮监测模块Ⅲ中的支重轮轴组温度传感器集成了热敏电阻温度传感器、A/D转换器和无线发射装置；传感器分布安装于支重轮轴组，采集的温度电信号经A/D转换，并由无线发射装置发出，无线信号由无线信号接收器27接收，经过温度数据采集卡28和支重轮监测机箱29，由以太网传输至路由器30，支重轮监测机箱29上设有状态指示灯。所述路由器30、计算机31和显示器32均位于大型履带行走装置上部的驾驶室内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态智能监测系统，其主要由驱动轮监测模块(Ⅰ)、导向轮监测模块(Ⅱ)、支重轮监测模块(Ⅲ)、路由器、计算机和显示器组成，其特征在于：所述的驱动轮监测模块(Ⅰ)、导向轮监测模块(Ⅱ)和支重轮监测模块(Ⅲ)，分别安装在大型履带行走装置的对应位置，并与驾驶室内的计算机通过以太网形式连接；所述的驱动轮监测模块(Ⅰ)由驱动电机电流传感器(1)、驱动电机电压传感器(2)、驱动轮转速传感器(3)、电流数据采集卡(4)、电压数据采集卡(5)、转速数据采集卡(6)和驱动轮监测机箱(7)组成，驱动轮监测模块(Ⅰ)用以监测驱动电机瞬时电流、驱动电机瞬时电压和驱动轮的转速；所述的导向轮监测模块(Ⅱ)由张紧力传感器(8)、张紧力数据采集卡(9)和导向轮监测机箱(10)组成，导向轮监测模块(Ⅱ)用以监测导向轮(f)处的履带张紧力；所述的支重轮监测模块(Ⅲ)由支重轮轴组温度传感器即支重轮轴1‑16温度传感器(11‑26)、无线信号接收器(27)、温度数据采集卡(28)和支重轮监测机箱(29)组成，支重轮监测模块(Ⅲ)用以监测各支重轮轴温度，间接反映其润滑状态；路由器(30)接收来自驱动轮监测模块(Ⅰ)、导向轮监测模块(Ⅱ)和支重轮监测模块(Ⅲ)的信号，并与计算机(31)进行数据通信，计算机(31)完成数据分析与存取，显示器(32)作为显示终端，提供基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态监测智能系统软件界面，并实时更新得到的各设备参数，供技术人员监测大型履带行走装置的实时状态。...

【技术特征摘要】
1.一种基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态智能监测系统，其主要由驱动轮监测模块(Ⅰ)、导向轮监测模块(Ⅱ)、支重轮监测模块(Ⅲ)、路由器、计算机和显示器组成，其特征在于：所述的驱动轮监测模块(Ⅰ)、导向轮监测模块(Ⅱ)和支重轮监测模块(Ⅲ)，分别安装在大型履带行走装置的对应位置，并与驾驶室内的计算机通过以太网形式连接；所述的驱动轮监测模块(Ⅰ)由驱动电机电流传感器(1)、驱动电机电压传感器(2)、驱动轮转速传感器(3)、电流数据采集卡(4)、电压数据采集卡(5)、转速数据采集卡(6)和驱动轮监测机箱(7)组成，驱动轮监测模块(Ⅰ)用以监测驱动电机瞬时电流、驱动电机瞬时电压和驱动轮的转速；所述的导向轮监测模块(Ⅱ)由张紧力传感器(8)、张紧力数据采集卡(9)和导向轮监测机箱(10)组成，导向轮监测模块(Ⅱ)用以监测导向轮(f)处的履带张紧力；所述的支重轮监测模块(Ⅲ)由支重轮轴组温度传感器、无线信号接收器(27)、温度数据采集卡(28)和支重轮监测机箱(29)组成，所述支重轮轴组温度传感器为16个支重轮轴温度传感器，支重轮监测模块(Ⅲ)用以监测各支重轮轴温度，间接反映其润滑状态；路由器(30)接收来自驱动轮监测模块(Ⅰ)、导向轮监测模块(Ⅱ)和支重轮监测模块(Ⅲ)的信号，并与计算机(31)进行数据通信，计算机(31)完成数据分析与存取，显示器(32)作为显示终端，提供基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态监测智能系统软件界面，并实时更新得到的各设备参数，供技术人员监测大型履带行走装置的实时状态。2.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态智能监测系统，其特征在于：所述的驱动轮监测模块(Ⅰ)中的驱动电机电流传感器(1)采用电流互感器，安装在驱动电机排线上，从驱动电机电流传感器(1)输出的二次电流，经电流数据采集卡(4)直接采集，电流数据采集卡(4)中包含抗混叠滤波器信号调理电路及A/D转换器，信号经电流数据采集卡(4)完成信号调理并转换为数字信号。3.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态智能监测系统，其特征在于：所述的驱动轮监测模块(Ⅰ)中的驱动电机电压传感器(2)安装在驱动电机排线上，从驱动电机电压传感器(2)输出的二次电压，经电压数据采集卡(5)直接采集，信号经电压数据采集卡(5)转换为数字信号。4.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的大型履带行走装置健康状态智能监测系统，其特征在于：所述的驱动轮监测模块(Ⅰ)中的驱动轮转速传感器(3)采用增量式光电编码器，安装在驱动轮轴头，输出数字信号，由转速数据采集卡(6)采集。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国强，张远清，刘如成，任云鹏，苏丽达，李婧锡，王勇澎，杨航宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22