机械旋转部在线故障诊断装置制造方法及图纸

一种机械旋转部在线故障诊断装置，它包括传感器、接线盒、电源电路、检测电路、ＤＳＰ主板及ＬＥＤ显示器。其特征在于： 由一片四运放ＩＣ１、ＢＧ０１、２．５Ｖ基准电压Ｚ１及电阻、电容二极管组成的电源欠压、过压保护电路和延时启动电路，Ｃ０１～Ｃ０３及滤波器ＦＩＲ、Ｃ０４～Ｃ０６、Ｃ０９～Ｃ０１１、防雷二极管Ｖ０３～Ｖ０４组成的抗电磁干扰电路，Ｖ０１、Ｖ０２组成的防电源错接电路； 由数字温度传感元件ＤＳ１８Ｂ２０、压电加速度计、电荷放大器组成的多参量组合传感器； 由８９Ｃ５１、２４Ｃ０２及ＭＡＸ１４８０组成的接线盒电路； 由ＴＬ０３４单运放与一个１Ｋ的精密电阻组成的电流电压变换电路，４Ｎ０２、４Ｎ０３及电阻电容组成共振及高通滤波电路； 由ＩＣ５、二极管及电阻组成的绝对值检波和４Ｎ０４及电阻电容组成的低通滤波电路组成的解调电路； 由ＴＭＳ３２０Ｃ３１、１０３２Ｅ、ＩＳ６１Ｃ１０２４、ＤＳ１６４２、ＳＴ２８ＳＦ０４０、串行ＡＤＣ、１６Ｃ５５２、ＭＡＸ４８５、ＭＡＸ２３２及单片机组成ＤＳＰ主板； 由８９Ｃ２０５１、发光二极管、蜂鸣器、ＬＥＤ数码管及ＭＡＸ７２１９组成的ＬＥＤ显示器电路。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种故障诊断装置，特别是一种适用于结构复杂、工作环境恶劣、干扰信号复杂等场合下的旋转机械在线故障诊断装置。
技术介绍
众所周知，机械设备的运行离不开齿轮、轴承等传动部件，传动系统的正常与否直接影响机械设备的安全运行和使用寿命；据有关资料统计表明机械设备的故障70％是振动故障，而振动故障中的70％是轴承和齿轮的故障。近二十年来，人们越来越意识到机械设备运行的状态监测与故障诊断的重要性，也意识到了故障诊断技术不仅仅是只能产生无形的经济效益和社会效益，而是可取得巨大的直接经济效益。例如铁路机车走行部、煤矿井下风机、水泥厂转窑电机等长时间在恶劣环境运行的机械齿轮及轴承，如果利用在线状态监测与诊断技术长期监视设备运行状况，可以做出合理维修决策，从则减少或缩短停车时间，延长设备的使用寿命，避免了传统定期维修方法所造成大量人力物力的浪费。正是在这种情况下，受医疗诊断学中的一些基本逻辑思想的启发，并将之推广到工程
，在二十世纪六、七十年代产生并发展了一门新的综合性边缘学科一一机械设备故障诊断。对于机械设备的故障诊断，理论方面在国内外都已经比较成熟，我国在理论上跟踪得比较紧，但由于各方面的原因，在诊断设备及其可靠性等到方面仍有一定差距。特别是在如铁路机车结构复杂、工作环境恶劣、干扰信号繁杂等场合下的在线故障诊断，目前国内还是空白，国际上也只有发达国家采用。随着信息传感技术、信号处理技术及现代测试技术等相关科学的发展，特别是EDA、DSP、计算机等技术的飞速发展，为设备故障诊断提供了极大的技术支持，从而使恶劣环境下旋转机械在线故障诊断的实现成为可能。专利技术内容本技术的目的在于提供一种设计结构合理、抗干扰能力强、抗振能力好且操作方便，诊断故障分辨率高的恶劣环境下旋转机械在线故障诊断装置。本技术的目的是通过如下途径实现的它的硬件电路包括传感器、接线盒、电源电路、检测电路、DSP主板及LED显示器。电源电路由一片四运放IC1LM324、BG019013、2.5V基准电压Z1及电阻、电容二极管等组成电源欠压、过压保护电路和延时启动电路；由C01～C03及滤波器FIR、C04～C06、C09～C011、防雷二极管V03～V04等组成抗电磁干扰电路；V01、V02组成防电源错接电路。传感器由数字温度传感元件DS18B20、压电加速度计、电荷放大器等组成。接线盒电路由89C51、24C02及MAX1480等组成。检测电路由TL034单运放与一个1K的精密电阻组成电流电压变换电路；由4N02、4N03及电阻电容组成共振及高通滤波电路；解调电路由IC5、二极管及电阻组成的绝对值检波和4N04及电阻电容组成的低通滤波电路构成。DSP主板由TMS320C31、1032E、IS61C1024、DS1642、ST28SF040、串行ADC、16C552、MAX485、MAX232及单片机等组成。LED显示器电路由89C2051、发光二极管、蜂鸣器、LED数码管及MAX7219等组成。本技术提取被测对象的温度、速度、振动冲击等进行多参量、多标准的综合精密诊断，对振动冲击信号进行共振解调、小波变换、FFT变换等综合处理，故障诊断采用时域振动能量分析、频谱分析、独特的故障诊断判据特相结合构成的故障诊断专家系统。本技术恶劣环境下旋转机械在线故障诊断装置具有以下优点1、装置提取被测对象的温度、速度、振动冲击等信号进行多参量、多标准的综合精密诊断，对振动冲击信号进行共振解调、抗混滤波、小波变换，FFT变换等处理，克服了单一参量，单一标准的局限性；2、装置采用以DSP为核心的在线诊断主机，能对铁路机车及其他旋转机械进行不解体在线状态监测和实时故障诊断，采用时域振动能量分析和频率分析相结合的诊断专家系统，采用独特的故障诊断判据特故障诊断专家系统知识库，故障确诊率97％，误诊率小于3％，漏诊率为零；3、装置采用总线式结构，具有离线数据管理功能，可随时了解被测对象运行的历史状态或进行趋势分析和离线综合精密诊断，具有集成度高、抗干扰能力强、稳定性好、可靠性高、成本低等优点。以下结合附图对本技术作进一步详细说明附图说明图1为本技术硬件结构方框图；图2为本技术电源电路及抗电磁干扰电路；图3为本技术电流电压变换电路；图4为本技术共振电路；图5为本技术高通滤波器电路；图6为本技术绝对值检波电路；图7为本技术低通滤波器电路；图8为本技术传感器、接线盒原理方框图；图9为本技术DSP主板原理方框图；图10为本技术LED显示器原理方框图；图11为本技术主程序软件方框图；图12为本技术信号处理软件方框图；图13为本技术专家系统软件方框图。具体实施方式恶劣环境下旋转机械在线故障诊断装置如图1所示(用于DF4B型铁路机车的实际连接)，装置包括硬件和软件两部分组成，硬件和软件均采用功能模块化结构设计。硬件主要包括电源电路、传感器、接线盒、检测电路、DSP主板及LED显示器六大部分。图2的电源电路及抗电磁干扰电路主要是控制DC-DC变换膜块在正常范围内(72～144V，机车使用)能正常工作，其核心部分为一片四运放LM324，将基准电压2.5V引入LM224的6、10、13脚，通过调整R05、R07使5脚的电压为DC72V时等于2.5V，这样一来输入电压低于DC72V时，DC-DC变换膜块REM端将变为高电平，从而使膜块禁止输出；同样的道理，通过调整R04、R06使9脚的电压在输入电压高于DC144V时，DC-DC变换膜块REM端将变为高电平，从而使膜块禁止输出；而延时电路是通过R08、C016来实现的；防高频低频电磁干扰主要由C01～C03及滤波器FIR、C04～C06、C09～C011、防雷二极管V03～V04组成滤波抗干扰电路，可有效抑制复杂的外界电磁信号对装置产生的电磁骚扰，并防止装置本身对外界的电磁干扰；V01、V02组成防电源错接电路避免因使用不当对装置造成损害。图3是由TL034运放与一个1K(0.1％)的精密电阻组成，电路用+/-8V供电，用于将传感器输出的振动冲击电流信号转换为电压信号；对于振动冲击的能量为1g，传感器的灵敏度0.01ma/g，那么运放的输出为10mv/g，依此类推，运放的输出与振动冲击的能量一一对应。装置采用硬件共振解调技术提取淹没在强烈背景噪声中的振动冲击脉冲信号，有效抑制常规振动、干扰信号对测量的影响；硬件共振解调电路由图4的共振电路、图5的高通滤波器电路、图6的绝对值检波电路及图7的低通滤波器电路等组成；图4的共振电路和图5的高通滤波器电路由4N02、4N03及电阻电容组成，电路中的电容器应当用聚苯乙烯或聚丙烯介质的精密电容器，具有好的长期稳定度和低的温度系数，电阻为0.1％的精密电阻。图6的绝对值检波电路和图7的低通滤波器电路由4N04、IC5、二极管及电阻电容组成，用于对共振器输出的信号进行解调(即检波、滤波)，取出其包罗线(即去除常规振动及干扰信号并放大了的振动冲击脉冲信号)。图8为本技术传感器、接线盒原理方框图，传感器由数字温度传感元件DS18B20、压电加速度计、电荷放大器等组成，接线盒电路由89C51、24C02及MAX1480等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄采伦，尹国华，贺旭军，
申请(专利权)人：黄采伦，
类型：实用新型
国别省市：