用于旋转设备运行状态监控的一体机装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及旋转设备监控技术，旨在提供一种用于旋转设备运行状态监控的一体机装置及方法。该装置包括外壳，在外壳内设有数据处理模块、信号输入输出模块、数据存储模块、显示模块、通讯模块和电源模块；数据处理模块通过信号线分别连接至各模块，电源模块用于为各元器件供电。本发明专利技术的一体机装置将各功能模块集中安置在一个外壳内，体积小、重量轻、低功耗、成本低、安装方便，人机界面操作友好。能够大大降低使用成本，提高工作效率，实用性好。可广泛应用于通用旋转设备，有非常大的适用性。具有本地数据存储功能，可以无需联网就能实现历史数据对比。也可通过以太网和无线功能将数据传输至服务器和云平台，实现远程监测。

【技术实现步骤摘要】
用于旋转设备运行状态监控的一体机装置及方法
本专利技术是关于旋转设备监控技术，具体涉及一种用于旋转设备运行状态监控的一体机装置及方法。
技术介绍
通用旋转设备，如水泵、风机、空压机等，因操作不当、运维不善、质量缺陷等原因引起的安全事故较多，这不仅影响了设备安全平稳运行，而且给企业造成重大的损失，因此设备状态监控和故障诊断非常重要。其中振动分析是一个重要手段，其本质是利用振动传感器采集运行设备的振动信号，当设备出现异常情况时，一般会出现振动的加大和变化，比如地脚螺栓松动、轴承不对中等，对振动信号进行采集、处理和分析，特别是频谱分析方法可以完整的反映振动的特征和性质，可以对故障隐患的原因、部位以及劣化程度进行诊断。目前通常采用的测振仪，其实现原理是：由测振仪采集振动数据，事后再通过振动信号导出频谱来判断故障的具体类型。这种事后分析的方法不能发现早期隐患，不能及时干预排除隐患。少数能实时提供频谱分析的测振仪没有报警和控制功能，在对设备保护的时效性和实用性上有所欠缺，不利于工业上广泛应用。再加上通用旋转设备的运行状态和诊断方法离不开电流、压力、温度参数的监测。目前，尚无能够同时监测这些参数的简单实用的一体机装置。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于旋转设备运行状态监控的一体机装置及方法。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：提供一种用于旋转设备运行状态监控的一体机装置，包括用于封装内部元器件的中空外壳，外壳表面设有用于嵌装显示模块的开口；在外壳内设有数据处理模块、信号输入输出模块、数据存储模块、显示模块、通讯模块和电源模块；数据处理模块通过信号线分别连接至各模块，电源模块用于为各元器件供电；所述数据处理模块中内置信号处理模块、分析诊断模块和运行控制模块，用于对外部采集信号和数据进行分析，并根据预设条件发出控制信号；所述信号输入输出模块通过信号线连接多个信号输入输出接口，用于将外部采集的信号和数据传送给数据处理模块，并将后者发出的控制信号输出至旋转设备的运行控制部件；所述数据存储模块中内置旋转设备故障知识库，用于记录、存储数据处理模块生成的数据；所述显示模块用于实时显示数据处理模块生成的处理结果和告警信息，实现人机对话；所述通讯模块用于与远程数据库服务器、云端管控平台或移动终端之间的数据传递，实现数据备份与远程监控。本专利技术中，所述数据处理模块是处理器CPU；所述数据存储模块是存储SD卡；所述显示模块是液晶显示屏或LED显示屏，与之配套在外壳表面设有若干个按键；或者，所述显示模块是显示触摸屏。本专利技术中，所述信号输入输出接口包括：(1)RS485串口，用于使用Modbus通讯协议采集振动传感器信号和三相多功能电表数据(2)模拟量输入通道AI，用于采集压力传感器和温度传感器信号；(3)开关量输入通道DI，用于接收设备启停状态和本地自动状态信号(4)开关量输出通道DO，用于输出控制设备启停的信号；(5)模拟量输出通道AO，用于输出调整设备运行状态的信号。本专利技术中，所述信号输入输出接口通过信号线连接至下述设备：(1)以RS485串口分别连接三相多功能电表和设于旋转设备上的振动传感器；(2)以模拟量输入通道AI分别连接设于旋转设备出入口工艺管路中的压力传感器和温度传感器；(3)分别以开关量输入通道DI、开关量输出通道DO和模拟量输出通道AO连接旋转设备的驱动电机。本专利技术中，所述通讯模块，是以太网通讯模块或无线4G通讯模块。本专利技术中，所述数据处理模块采用型号为ARMcortex-A7的处理器，运行Linux操作系统。本专利技术进一步提供了利用所述一体机装置实现旋转设备运行状态监控的方法，包括以下步骤：(1)在旋转设备上安装多个振动传感器，获取旋转设备的振动加速度信号，包括三个方向轴的振动有效值和频谱原始数据；采集为旋转设备供电的三相多功能电表的参数，包括电流、电压、功率、功率因数和电能数据；采集旋转设备出入口工艺管路中的压力和温度信号；采集到的信号或数据由信号输入输出模块传送给数据处理模块；(2)信号处理模块对振动信号进行快速傅里叶变换运算，在得到频谱数据后通过进一步的计算获得频率、幅值、占比、总振动量、速度、位移数据，并存储于数据存储模块；同时，对取自三相多功能电表的数据和工艺管路的压力和温度进行数据整理后，存储于数据存储模块；并且在进行数据存储的同时，将这些数据以实时数值和趋势图的形式显示在显示模块中；(3)分析诊断模块提取已存储数据，与旋转设备故障知识库中的数据进行分析与对比后，获得健康分析和安全诊断结果；利用显示模块实时显示结果，并根据预设故障条件发出实时预警或报警；(4)基于健康分析和安全诊断结果，运行控制模块根据预置控制规则输出控制信号至旋转设备的驱动电机，以控制设备启停；同时，根据预设的工艺控制要求，利用电流压力温度数据进行逻辑运算和PID运算，根据运算结果输出控制信号至旋转设备的驱动电机以调整设备运行状态，从而实现对设备运行状态的监控。本专利技术中，该方法还包括：利用通讯模块将存储数据、健康分析和安全诊断结果传送至远程数据库服务器、云端管控平台或移动终端，实现数据备份和远程监控；和，利用通讯模块以有线或无线传输的方式将云端管控平台或移动终端发出的操控指令传送给数据处理模块，由运行控制模块发出控制信号，以控制设备启停或调整设备运行状态，实现对设备运行状态的监控。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的一体机装置能够将各功能模块集中安置在一个外壳内，体积小、重量轻、低功耗、成本低、安装方便，人机界面操作友好。2、本装置具有人机对话窗口，可以在本地实时查看监测结果和输入控制选择；也能够通过远程的云端管控平台或移动终端实现上述操作。因而能够大大降低使用成本，提高工作效率，实用性非常好。3、本专利技术的一体机装置将运行状态监测、振动频谱分析、控制功能集合在一起，可广泛应用于通用旋转设备，有非常大的适用性。4、本装置具有本地数据存储功能，可以无需联网就能实现历史数据对比。也可以通过以太网和无线功能将数据传输至服务器和云平台，实现远程监测，有效实现旋转设备运行状态的监控和诊断；通过及时发现和处理设备运行故障问题，提高设备寿命和工业生产效率。5、本专利技术的装置能够实时监控旋转设备出入口工艺管路中的压力和温度数据，用于工艺控制方面的告警和对设备的输出调整控制。设备直接进出口的压力和温度，理论上可以判断设备自身的运行状态，比如压力接近0代表设备停机，压力减小了代表设备实际转速降低等。本专利技术中，可以通过显示模块向操作人员或云端管控平台提供这两个工艺控制参数，同时这两个参数也可以作为旋转设备输出调整控制时的参考数据。附图说明图1为本专利技术的拓扑图。图2为本专利技术的信号处理流程图。图3为本专利技术的外壳底部接口布置图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于旋转设备运行状态监控的一体机装置，包括用于封装内部元器件的中空外壳，外壳表面设有用于嵌装显示模块的开口；其特征在于，在外壳内设有数据处理模块、信号输入输出模块、数据存储模块、显示模块、通讯模块和电源模块；数据处理模块通过信号线分别连接至各模块，电源模块用于为各元器件供电；/n所述数据处理模块中内置信号处理模块、分析诊断模块和运行控制模块，用于对外部采集信号和数据进行分析，并根据预设条件发出控制信号；/n所述信号输入输出模块通过信号线连接多个信号输入输出接口，用于将外部采集的信号和数据传送给数据处理模块，并将后者发出的控制信号输出至旋转设备的运行控制部件；/n所述数据存储模块中内置旋转设备故障知识库，用于记录、存储数据处理模块生成的数据；/n所述显示模块用于实时显示数据处理模块生成的处理结果和告警信息，实现人机对话；/n所述通讯模块用于与远程数据库服务器、云端管控平台或移动终端之间的数据传递，实现数据备份与远程监控。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于旋转设备运行状态监控的一体机装置，包括用于封装内部元器件的中空外壳，外壳表面设有用于嵌装显示模块的开口；其特征在于，在外壳内设有数据处理模块、信号输入输出模块、数据存储模块、显示模块、通讯模块和电源模块；数据处理模块通过信号线分别连接至各模块，电源模块用于为各元器件供电；
所述数据处理模块中内置信号处理模块、分析诊断模块和运行控制模块，用于对外部采集信号和数据进行分析，并根据预设条件发出控制信号；
所述信号输入输出模块通过信号线连接多个信号输入输出接口，用于将外部采集的信号和数据传送给数据处理模块，并将后者发出的控制信号输出至旋转设备的运行控制部件；
所述数据存储模块中内置旋转设备故障知识库，用于记录、存储数据处理模块生成的数据；
所述显示模块用于实时显示数据处理模块生成的处理结果和告警信息，实现人机对话；
所述通讯模块用于与远程数据库服务器、云端管控平台或移动终端之间的数据传递，实现数据备份与远程监控。


2.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述数据处理模块是处理器CPU；所述数据存储模块是存储SD卡；所述显示模块是液晶显示屏或LED显示屏，与之配套在外壳表面设有若干个按键；或者，所述显示模块是显示触摸屏。


3.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述信号输入输出接口包括：
(1)RS485串口，用于使用Modbus通讯协议采集振动传感器信号和三相多功能电表数据；
(2)模拟量输入通道AI，用于采集压力传感器和温度传感器信号；
(3)开关量输入通道DI，用于接收设备启停状态和本地自动状态信号；
(4)开关量输出通道DO，用于输出控制设备启停的信号；
(5)模拟量输出通道AO，用于输出调整设备运行状态的信号。


4.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述信号输入输出接口通过信号线连接至下述设备：
(1)以RS485串口分别连接三相多功能电表和设于旋转设备上的振动传感器；
(2)以模拟量输入通道AI分别连接设于旋转设备出入口工艺管路中的压力传感器和温度传感器；
(3)分别以开关量输入通道DI、开关量输出通道DO和模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，赵凯，汤中彩，柴秋子，李创，吕巧玲，付立，沈新荣，王柳红，
申请(专利权)人：杭州哲达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33