一种基于瞬时转速信号的动平衡在线监测设备制造技术

本实用新型专利技术属于旋转机械动平衡在线监测技术领域。基于瞬时转速信号的动平衡在线监测设备，其特征在于包括若干个瞬时转速节点、数据管理模块、CAN通信模块、3G无线通信模块、监控中心、LCD显示模块、数据存储模块和电源模块；瞬时转速节点，用于采集旋转机械转动过程中的瞬时转速信号，并将处理后的瞬时转速信号传输到CAN总线上；数据管理模块，用于分析旋转机械轴承的磨损状态或者轴系的动平衡状态，并将采集的信息和接收到的信号进行分析处理、储存和显示，然后将数据进行处理、打包。通过实时监测旋转机械转子转动时的瞬时转速信号，能够在线分析旋转机械轴承的磨损状态或者轴系的动平衡状态，并将每台机车状态数据传输至地面监控中心数据库。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种基于瞬时转速信号的动平衡在线监测设备
本技术属于旋转机械动平衡在线监测
，涉及一种基于瞬时转速信号的旋转机械动平衡在线监测设备。
技术介绍
对于工程中的各种旋转机械，由于材质不均匀或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，甚至设计时就具有非对称的几何形状等多种因素，使得旋转机械在旋转时，其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上，引起振动，产生了噪音，加速轴承磨损，缩短了机械寿命，严重时能造成破坏性事故。为此，必须对旋转机械进行平衡分析，使其达到允许的平衡精度等级，或使产生的机械振动幅度降在允许的范围内。 旋转机械动平衡状态监测分为离线定期监测和在线监测两种方式，离线定期监测首先用磁带记录仪或数据采集器对转子的特征信号进行收集，然后送入频谱分析仪进行动平衡分析；而在线监测是对机组各测点的特征信号进行实时记录、监测和分析，一旦机组发生故障，及时进行动平衡的故障预警。但是目前的旋转机械动平衡状态监测设备大多基于振动信号进行动平衡分析，结构复杂、价格昂贵，维护和改进更新困难，不利于大量推广。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于瞬时转速信号的动平衡在线监测设备，通过实时监测旋转机械转子转动时的瞬时转速信号，能够在线分析旋转机械轴承的磨损状态或者轴系的动平衡状态，并将每台机车状态数据传输至地面监控中心数据库。 为了实现上述目的，本技术所采取的技术方案是:基于瞬时转速信号的动平衡在线监测设备，其特征在于:包括若干个瞬时转速节点、数据管理模块、CAN通信模块、3G无线通信模块、监控中心、LCD显示模块、数据存储模块和电源模块； 瞬时转速节点，用于采集旋转机械转动过程中的瞬时转速信号，并将处理后的瞬时转速信号传输到CAN总线上； 所述数据管理模块，用于监测采集旋转机械转动时轴承的磨损状态或者轴系的动平衡状态，通过CAN总线接收瞬时转速节点发送的CAN信号，并将采集的信息和接收到的信号进行分析处理、储存和显示，然后将数据进行处理、打包，利用3G通信模块发送到地面的监控中心；同时，控制LCD显示模块和数据存储模块；其中，一个数据管理模块可以同时接收若干个瞬时转速节点传输的信号； CAN通信模块，用于进行瞬时转速节点与数据管理模块之间的数据传输； 3G通信模块采用HUAWEI EM560，用于接收数据管理模块发送的信息，并将接收到的信息传输至监控中心；用于接收监控中心发出的指令，并将接收到的指令传输给数据管理模块； 监控中心，用于对旋转机械轴系的工作状态进行综合的监测与诊断，通过数据管理模块与3G通信模块的双向通信，接收数据管理模块发送的数据，向数据管理模块发送数据更新指令； IXD显示模块，用于显示数据管理模块处理后的旋转机械的实时状态以及报警信息； 数据存储模块，用于存储数据管理模块处理后的旋转机械的实时状态以及报警信息； CAN通信模块、IXD显示模块、数据存储模块分别与数据管理模块的RS232、TFT-LCD、USB 接口相连； 第一电源模块，由开关电源与调制电路组成，用于为瞬时转速节点、数据管理模块、3G通信模块和IXD显示模块提供稳定的5V及12V电源。 瞬时转速节点包括微处理器单元、转速信号处理模块、转速传感器、基准传感器和第二电源模块； 微处理器单元主要完成对瞬时转速信号的采集、滤波处理和频谱分析，并将处理后的数据信息经CAN通信模块发送到CAN总线上； 转速信号处理模块，用于对转速传感器和基准传感器采集的信号进行调理； 转速传感器，用于采集旋转机械转子的瞬时转速信号，利用磁电传感器感应轴系转动时齿圈磁通量的变化，以模拟信号的形式输出；采用非接触式的转速传感器； 基准传感器，用于瞬时转速信号采集的触发信号，利用磁电传感器感应轴系转动时基准点磁通量的变化，作为瞬时转速采集的起始点，以模拟信号的形式输出。 第二电源模块，用于对微处理器单元和转速信号处理模块供电。 转速传感器和基准传感器，均设置在旋转机械轴系的齿圈处，安装在旋转机械的机体上，转速传感器和基准传感器与轴系的齿圈都不接触，二者呈30°的夹角。 在旋转机械转子转动的过程中，微处理器单元(MCU)利用转速传感器采集转子的瞬时转速信号，通过CAN通信模块将数据发送到CAN总线上。数据管理模块通过接收CAN总线上的瞬时转速数据信息，进行数据的处理、分析、显示、预警和存储，将处理后的数据通过3G通信模块远距离无线输送到地面监控中心，再由监控中心对旋转机械的轴承的磨损状态或者轴系的动平衡状态进行综合的监测与诊断，实现了对旋转机械动平衡最直接、最有效的监测。 本技术的有益效果是: 1.采用非接触式的转速传感器采集转子转动的瞬时转速信号，具有价格便宜、寿命较长的优点； 2.采用CAN总线技术，通过CAN节点方便地组网，实现了低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远的转速传感器网络； 3.采用3G无线通信技术进行数据传输与控制，避免了传统数据传输方式带来的电缆施工，大大降低了施工的难度和设备安装成本；设备既可连续安装又可离散安装； 4.采用B/S模式实现远程监控，客户端免维护，使设备的分布相对集中，有利于设备的维护，具有较好的可扩展性以及灵活性； 5.基于对前期旋转机械动平衡相关数据的研究，监控中心的上位机软件嵌入了多种智能算法，大大减小了数据的误差，提高了数据的拟合精度。 【附图说明】 图1为本技术一种基于瞬时转速信号的动平衡在线监测设备的结构示意图。 图2为本技术瞬时转速节点的结构示意图。 图3为本技术第一电源模块的结构示意图。 图4为本技术第二电源模块的结构示意图。 图中，1-瞬时转速节点，2-数据管理模块，3-CAN通信模块，4_3G通信模块，5_监控中心，6-1XD显示模块，7-数据存储模块，8-第一电源模块，9-微处理器单元(MCU)，10-转速信号处理模块，11-转速传感器，12-基准传感器，13-第二电源模块。 【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本技术进行详细说明。 如图1-4所示，一种基于瞬时转速信号的动平衡在线监测设备，主要包括若干个瞬时转速节点1 (最佳为1-10个瞬时转速节点1)、数据管理模块2、CAN通信模块3、3G无线通信模块4、监控中心5、IXD显示模块6、数据存储模块7和电源模块8 ； 瞬时转速节点1，用于采集旋转机械转动过程中的瞬时转速信号，并将处理后的瞬时转速信号传输到CAN总线上； 数据管理模块2，用于监测旋转机械轴承的磨损状态或者轴系的动平衡状态，通过CAN总线接收瞬时转速节点1发送的CAN信号，并将采集的信息和接收到的信号进行分析处理、储存和显示，然后将数据进行处理、打包，利用3G通信模块4发送到地面的监控中心5 ；同时，控制LCD显不模块6和数据存储模块7 ;其中，一个数据管理模块2可以同时接收若干个瞬时转速节点1传输的信号； 数据管理模块采用深圳市桑达电子有限公司的PCM-5830，它是采用嵌入式低功耗专用处理器兼容Intel X86处理器，充分考虑应用环境，综合多种措施而设计的一款能够在多种应用环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于瞬时转速信号的动平衡在线监测设备，其特征在于：包括若干个瞬时转速节点(1)、数据管理模块(2)、CAN通信模块(3)、3G无线通信模块(4)、监控中心(5)、LCD显示模块(6)、数据存储模块(7)和电源模块(8)； 瞬时转速节点(1)，用于采集旋转机械转动过程中的瞬时转速信号，并将处理后的瞬时转速信号传输到CAN总线上； 所述数据管理模块(2)，用于监测采集旋转机械转动时轴承的磨损状态或者轴系的动平衡状态，通过CAN总线接收瞬时转速节点(1)发送的CAN信号，并将采集的信息和接收到的信号进行分析处理、储存和显示，然后将数据进行处理、打包，利用3G通信模块(4)发送到地面的监控中心(5)；同时，控制LCD显示模块(6)和数据存储模块(7)；其中，一个数据管理模块(2)同时接收若干个瞬时转速节点(1)传输的信号； CAN通信模块(3)，用于进行瞬时转速节点(1)与数据管理模块(2)之间的数据传输； 3G通信模块(4)采用HUAWEI EM560，用于接收数据管理模块(2)发送的信息，并将接收到的信息传输至监控中心(5)；用于接收监控中心(5)发出的指令，并将接收到的指令传输给数据管理模块(2)； 监控中心(5)，用于对旋转机械轴系的工作状态进行综合的监测与诊断，通过数据管理模块(2)与3G通信模块(4)的双向通信，接收数据管理模块(2)发送的数据，向数据管理模块(2)发送数据更新指令； LCD显示模块(6)，用于显示数据管理模块(2)处理后的旋转机械的实时状态以及报警信息； 数据存储模块(7)，用于存储数据管理模块(2)处理后的旋转机械的实时状态以及报警信息； CAN通信模块(3)、LCD显示模块(6)、数据存储模块(7)分别与数据管理模块(2)的RS232、TFT‑LCD、USB接口相连； 第一电源模块(8)，由开关电源与调制电路组成，用于为瞬时转速节点(1)、数据管理模块(2)、3G通信模块(4)和LCD显示模块(6)提供稳定的5V及12V电源。...

【技术特征摘要】
1.基于瞬时转速信号的动平衡在线监测设备，其特征在于:包括若干个瞬时转速节点(I)、数据管理模块(2)、CAN通信模块(3)、3G无线通信模块(4)、监控中心(5)、LCD显示模块(6)、数据存储模块(7)和电源模块⑶； 瞬时转速节点(I)，用于采集旋转机械转动过程中的瞬时转速信号，并将处理后的瞬时转速信号传输到CAN总线上； 所述数据管理模块(2)，用于监测采集旋转机械转动时轴承的磨损状态或者轴系的动平衡状态，通过CAN总线接收瞬时转速节点(I)发送的CAN信号，并将采集的信息和接收到的信号进行分析处理、储存和显示，然后将数据进行处理、打包，利用3G通信模块(4)发送到地面的监控中心(5);同时，控制IXD显示模块(6)和数据存储模块(7);其中，一个数据管理模块(2)同时接收若干个瞬时转速节点(I)传输的信号； CAN通信模块(3)，用于进行瞬时转速节点⑴与数据管理模块(2)之间的数据传输；3G通信模块(4)采用HUAWEI EM560，用于接收数据管理模块(2)发送的信息，并将接收到的信息传输至监控中心(5);用于接收监控中心(5)发出的指令，并将接收到的指令传输给数据管理模块(2); 监控中心(5)，用于对旋转机械轴系的工作状态进行综合的监测与诊断，通过数据管理模块(2)与3G通信模块(4)的双向通信，接收数据管理模块(2)发送的数据，向数据管理模块(2)发送数据更新指令； LCD显示模块￠)，用于显示数据管理模块(2)处理后的旋转机械的实时状态以及报警信息； 数据存储模块(7)，用于存储数据管理模块(2)处理后的旋转机械的实时状态以及报θ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘才兰，许小伟，
申请(专利权)人：武汉广远经济发展股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42