一种风机振动监测系统技术方案

本发明专利技术的风机振动监测系统，包括至少一个速度探头采集模块、至少一个涡流探头采集模块、存储模块、基准电压电路和控制模块，控制模块包括控制芯片STM32F047及其外围电路，速度探头采集模块接多路开关输入端，涡流探头采集模块接平滑滤波放大电路输出端和多路开关输入端，平滑滤波放大电路输入端接控制芯片的PWM输出端口，多路开关输出端通过差分放大电路接开关切换模块输入端，开关切换模块输出端接低频滤波模块输入端和高频滤波模块输入端，低频滤波模块输出端和高频滤波模块输出端接控制芯片A/D端口。系统基于高性能数字化控制器，实现对运行风机轴承、转轴振动参数的实时测量。

【技术实现步骤摘要】
一种风机振动监测系统
本专利技术涉及风机状态监控领域，具体涉及一种应用于风机振动监测系统。
技术介绍
风机作为一种旋转机械，在冶金、化工、电力等行业应用广泛。由于风机的转动速度较高，导致振动和噪声较大，容易发生故障。引风机因故障未能及时排除，其结果不仅可导致设备停运，甚至可能造成机毁人亡的严重后果。如煤、电业是一个连续生产系统，风机又是全厂的关键设备，因振动故障不能继续运行会殃及全厂生产系统设备的正常运行，而造成较大经济损失；有时会对周围的人员安全造成很大威胁。引起风机振动故障原因是多种多样的，常见的主要有以下几种：(1)叶轮不平衡；(2)联轴器不对中；(3)基础刚度和连接刚度不够；(4)滚动轴承间隙超标。据统计70％以上的机械故障都是以振动形式表现出来，因此，进行风机振动监测，依据振动的状态与特征进行振动原因分析与诊断、比较，知道振动原因进行报警处理是非常重要的。目前用在风机测量的振动传感器一般是非接触的电涡流传感器和速度或加速度传感器两种，通常是用涡流传感器测量转轴振动，用速度或加速度传感器测量轴承振动。电涡流传感器分为探头和前置器，前置器包括振荡器、反馈电路、检波电路等，将位移变成较线性的模拟输出，信号处理需要相应的二次仪表或功能模块，这样由该传感器进行一个点的振动测量需要的成本需要几千元成本。一般测风机振动的传感器采用速度或加速度和压电式传感器，其原理也分为探头和前置器，探头为电阻应变片或压电陶瓷，前置器是进行信号的处理，且速度和加速度的前置器有差别，该传感器的成本市场上也达到千元。目前，在中大型的风机和需要安全生产场合，为确定该风机振动部位，分析风机振动类型及原因，在风机上一般选取了电机轴承、传动侧轴承、非传动侧轴承、轴承箱底座、底座支撑架等至少5个测量部位，在风机工作中使用振动测量仪器对5个测量部位的径向振动速度有效值进行测量，振动测量传感器采用点涡流传感器和加速度传感器，点涡流传感器测转轴的振动，加速度传感器测轴承的振动，这样一来用户的使用成本就大大增加，中小型企业无法进行全面普及。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种成本较低且便于使用的风机振动监测系统，基于高性能数字化控制器，利用高性能控制器内部的快速采样A/D、PWM脉冲信号发生器，结合外围模拟电子线路，实现对运行风机轴承、转轴振动参数的实时测量。本专利技术采用以下技术方案：一种风机振动监测系统，包括至少一个速度探头采集模块、至少一个涡流探头采集模块、多路开关、差分放大电路、开关切换模块、低频滤波模块、高频滤波模块、平滑滤波放大电路、存储模块、基准电压电路和控制模块，控制模块包括控制芯片STM32F047及其外围电路，基准电压电路提供基准电压，存储模块与控制模块电连接；速度探头采集模块与多路开关输入端连接，涡流探头采集模块分别连接平滑滤波放大电路输出端和多路开关输入端，平滑滤波放大电路输入端连接控制芯片的PWM输出端口，多路开关输出端通过差分放大电路连接开关切换模块的输入端，开关切换模块的输出端分别连接低频滤波模块输入端和高频滤波模块输入端，低频滤波模块输出端和高频滤波模块输出端分别连接控制芯片的一个A/D端口，多路开关和开关切换模块分别连接控制芯片的一个I/O输出端口。进一步的，所述的速度探头采集模块包括一体式传感器和恒压分压差分电路，恒压分压差分电路输入端分别连接一体式传感器以及基准电压电路的输出端，恒压分压差分电路输出端连接多路开关的输入端口。进一步的，所述的涡流探头采集模块包括一体式传感器、滤波电路和LC振动电路，一体式传感器通过滤波电路连接多路开关输入端口，并通过LC振动电路连接平滑滤波放大电路的输出端口。进一步的，所述的平滑滤波放大电路包括滤波放大电路和幅值调整电路，滤波放大电路包括三极管Q2，幅值调整电路包括滑动变阻器R17，三极管Q2的基极连接控制芯片PWM端口，并通过电阻R18接地，三极管Q2集电极通过电容C19接LC振动电路，三极管Q2集电极连接电容C14一端和电感L3一端，电容C14另一端和电感L3另一端均接VCC；三极管Q2发射极通过滑动变阻器R17接地。进一步的，所述的一体式传感器包括传感器本体，传感器本体的测量端为上端开口的腔体结构，开口处设有上盖，上盖上设有出线口，腔体内部平行设置第一隔片和第二隔片，第一隔片的上端设有电阻应变片，第一隔片和第二隔片之间设有重锤，重锤通过第一弹簧与第一隔片下端固接，重锤通过第二弹簧与第二隔片上端固接；测量端的固接有中空的延长管，延长管靠近测量端的外壁上设有固定螺母和固定螺纹，延长管的下端固接有探头，传感器内设有两根导线，一根导线两端连接电阻应变片和出线口，另一根导线两短连接探头和出线口。进一步的，所述的多路开关包括芯片U4，芯片U4采用CD4052芯片，芯片U4第六引脚和第八引脚均接地，芯片U4第十六引脚接+5V直流电压，芯片U4第三引脚和第十三引脚接差分放大电路，芯片U4第七引脚接-5V电压并分别接极性电容C37负极、电容C38一端，极性电容C37正极、电容C38另一端均接地。进一步的，所述的差分放大电路包括芯片U5，芯片U5采用差分放大器AD620，芯片U5第一引脚和第八引脚之间设有电阻，芯片U5第三引脚通过电容C30接地，且芯片U5第三引脚接芯片U4第三引脚，芯片U5第二引脚通过电容C41接地，且芯片U5第二引脚接芯片U4第十三引脚，芯片U5第四引脚分别接-5V电压、电容C35一端、极性电容C42负极，电容C35另一端、极性电容C42正极以及芯片U5第五引脚均接地，芯片U5第六引脚接开关切换模块，芯片U5第七引脚分别接极性电容C29正极、+5V电压、电容C28一端，极性电容C29负极、电容C28另一端均接地。进一步的，所述的开关切换模块包括芯片U9，芯片U9采用ADG619芯片，芯片U9第一引脚分别接电容C48一端、电阻R42一端，电阻R42另一端、电容C48另一端、芯片U9第五引脚、芯片U9第三引脚均接地，芯片U9第六引脚接控制芯片I/O端口，芯片U9第四引脚接VCC并通过电容C44接地，芯片U9第七引脚接VCC并通过电容C49接地，芯片U9第八引脚接低频滤波模块，芯片U9第二引脚接高频滤波模块。进一步的，所述的低频滤波模块包括低频滤波器和滤波积分放大电路，低频滤波器包括芯片U6，芯片U6为运放LT1057，滤波积分放大电路包括芯片U7，芯片U7为运算放大器MAX4416；芯片U6第二引脚分别接电阻R26一端、电阻R27一端，电阻R26另一端接地，电阻R27另一端接芯片U6第一引脚；芯片U6第三引脚分别接电容C40一端、电阻R30一端，电容C40另一端接芯片U7第一引脚，电阻R30另一端分别接电容C39一端、电阻R33一端，电容C39另一端接芯片U7第一引脚，电阻R33另一端接开关切换模块；芯片U7第二引脚分别接电阻R28一端、电容C34一端，电阻R28一端分别接电容C31一端、芯片U7第一引脚，电容C31另一端分别接电容C34另一端、电阻R32一端、电阻R29一端，电阻R32另一端接芯片U7第一引脚，电阻R29另一端接芯片U6第一引脚；芯片U7第三引脚接芯片U7第一引脚；芯片U7第八引脚分别接+5V电压、极性电容C33正极、电容C32一端，极性电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风机振动监测系统，其特征在于，包括至少一个速度探头采集模块、至少一个涡流探头采集模块、多路开关、差分放大电路、开关切换模块、低频滤波模块、高频滤波模块、平滑滤波放大电路、存储模块、基准电压电路和控制模块，控制模块包括控制芯片STM32F047及其外围电路，基准电压电路提供基准电压，存储模块与控制模块电连接；速度探头采集模块与多路开关输入端连接，涡流探头采集模块分别连接平滑滤波放大电路输出端和多路开关输入端，平滑滤波放大电路输入端连接控制芯片的PWM输出端口，多路开关输出端通过差分放大电路连接开关切换模块的输入端，开关切换模块的输出端分别连接低频滤波模块输入端和高频滤波模块输入端，低频滤波模块输出端和高频滤波模块输出端分别连接控制芯片的一个A/D端口，多路开关和开关切换模块分别连接控制芯片的一个I/O输出端口。

【技术特征摘要】
1.一种风机振动监测系统，其特征在于，包括至少一个速度探头采集模块、至少一个涡流探头采集模块、多路开关、差分放大电路、开关切换模块、低频滤波模块、高频滤波模块、平滑滤波放大电路、存储模块、基准电压电路和控制模块，控制模块包括控制芯片STM32F047及其外围电路，基准电压电路提供基准电压，存储模块与控制模块电连接；速度探头采集模块与多路开关输入端连接，涡流探头采集模块分别连接平滑滤波放大电路输出端和多路开关输入端，平滑滤波放大电路输入端连接控制芯片的PWM输出端口，多路开关输出端通过差分放大电路连接开关切换模块的输入端，开关切换模块的输出端分别连接低频滤波模块输入端和高频滤波模块输入端，低频滤波模块输出端和高频滤波模块输出端分别连接控制芯片的一个A/D端口，多路开关和开关切换模块分别连接控制芯片的一个I/O输出端口。2.根据权利要求1所述的一种风机振动监测系统，其特征在于，所述的速度探头采集模块包括一体式传感器和恒压分压差分电路，恒压分压差分电路输入端分别连接一体式传感器以及基准电压电路的输出端，恒压分压差分电路输出端连接多路开关的输入端口。3.根据权利要求1所述的一种风机振动监测系统，其特征在于，进一步的，所述的涡流探头采集模块包括一体式传感器、滤波电路和LC振动电路，一体式传感器通过滤波电路连接多路开关输入端口，并通过LC振动电路连接平滑滤波放大电路的输出端口。4.根据权利要求3所述的一种风机振动监测系统，其特征在于，所述的平滑滤波放大电路包括滤波放大电路和幅值调整电路，滤波放大电路包括三极管Q2，幅值调整电路包括滑动变阻器R17，三极管Q2的基极连接控制芯片PWM端口，并通过电阻R18接地，三极管Q2集电极通过电容C19接LC振动电路，三极管Q2集电极连接电容C14一端和电感L3一端，电容C14另一端和电感L3另一端均接VCC；三极管Q2发射极通过滑动变阻器R17接地。5.根据权利要求2或3所述的一种风机振动监测系统，其特征在于，所述的一体式传感器包括传感器本体，传感器本体的测量端为上端开口的腔体结构，开口处设有上盖，上盖上设有出线口，腔体内部平行设置第一隔片和第二隔片，第一隔片的上端设有电阻应变片，第一隔片和第二隔片之间设有重锤，重锤通过第一弹簧与第一隔片下端固接，重锤通过第二弹簧与第二隔片上端固接；测量端的固接有中空的延长管，延长管靠近测量端的外壁上设有固定螺母和固定螺纹，延长管的下端固接有探头，传感器内设有两根导线，一根导线两端连接电阻应变片和出线口，另一根导线两短连接探头和出线口。6.根据权利要求1所述的一种风机振动监测系统，其特征在于，所述的多路开关包括芯片U4，芯片U4采用CD4052芯片，芯片U4第六引脚和第八引脚均接地，芯片U4第十六引脚接+5V直流电压，芯片U4第三引脚和第十三引脚接差分放大电路，芯片U4第七引脚接-5V电压并分别接极性电容C37负极、电容C38一端，极性电容C37正极、电容C38另一端均接地。7.根据权利要求6所述的一种风机振动监测系统，其特征在于，进一步的，所述的差分放大电路包括芯片U5，芯片U5采用差分放大器AD620，芯片U5第一引脚和第八引脚之间设有电阻，芯片U5第三引脚通过电容C30接地，且芯片U5第三引脚接芯片U4第三引脚，芯片U5第二引脚通过电容C41接地，且芯片U5第二引脚接芯片U4第十三引脚，芯片U5第四引脚分别接-5V电压、电容C35一端、极性电容C42负极，电容C35另一端、极性电容C...

【专利技术属性】
技术研发人员：李聪，张肖，尹建国，隋志强，王守仁，郭培全，关丽喆，
申请(专利权)人：山东罗泰风机有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37