一种适用低速变工况的触发式振动数据采集系统技术方案

本发明专利技术属于机械振动数据采集技术领域，公开了一种适用低速变工况的触发式振动数据采集系统，包括：数据采集模块；数据采集模块采集转速判别工况对采集卡供电进行控制，进行带工况采集的触发控制以及低速变工况的工况归类振动数据采集；数据采集模块包括：DAM控制单元与数据采集卡。本发明专利技术引入DAM模块和开关电源，通过DAM模块采集转速判别工况对采集卡供电进行控制，实现带工况采集的触发控制，减少触发流程，提高了采集的灵敏度，保证数据采集的效率。本发明专利技术考虑振动数据采集的可靠性，结合每天定时维护的策略对采集系统进行了软启动维护，确保了DAM模块和采集卡工作的可靠性。确保了DAM模块和采集卡工作的可靠性。确保了DAM模块和采集卡工作的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种适用低速变工况的触发式振动数据采集系统


[0001]本专利技术属于机械振动数据采集
，尤其涉及一种适用低速变工况的触发式振动数据采集系统。

技术介绍

[0002]目前，智慧工厂、智慧矿山的推进使得设备智能管理与维护愈发重要。钢厂、风电、矿山等领域使用的设备很多工作在低速变工况中，为实现这类设备的故障与运维必须首先获得一定数量的有用振动数据。然而，设备本身固有特性决定振动传感感知的采集频率不能太低，而低速又要求必须具备一定时间长度的有效振动数据量才能进行设备故障诊断的开展。
[0003]现有技术1(专利号CN202011338400.5)提出了一种设备振动采集监测系统和方法，它采用连续振动与触发振动采集两种模式，但连续振动采集存在停机数据过多、数据量太大等问题，而IO触发振动采集使程序一直等待，存在内存占用高、难以维护的问题。现有技术2(专利号CN202011186572.5)提出了一种基于时序数据库的船舶边缘智能数采模块，它采用硬件及设备接口层、数据管理层和用户应用层三层体系结构构建了时间轮采式周期采集模式。但利用时间轮采模式采集存在采集振动数据工况不定、大多为停机数据的问题，最终会导致振动数据质量无法满足故障诊断的要求。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的振动数据采集技术采集的低速振动数据可靠性不高，有效振动数据量占比低，在线诊断数据量过大、难以推广。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种适用低速变工况的触发式振动数据采集系统。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种适用低速变工况的触发式振动数据采集系统，所述适用低速变工况的触发式振动数据采集系统包括：
[0007]数据采集模块，与传感器监测模块、以太网通讯模块连接，用于采集转速判别工况对采集卡供电进行控制，进行带工况采集的触发控制以及低速变工况的工况归类振动数据采集；
[0008]所述数据采集模块包括：
[0009]DAM控制单元，用于接收速度传感器监测的速度信号，并以电流的形式通过以太网通讯模块传输至主控板；同时用于接收主控板通过以太网通讯模块传回的数据采集指令并基于接收的所述数据采集指令控制数据采集卡的开关；
[0010]数据采集卡，用于接收振动传感器的信号，采集振动数据，并将数据通过以太网通讯模块传输给主控板。
[0011]进一步，所述适用低速变工况的触发式振动数据采集系统还包括：
[0012]传感器监测模块，与数据采集模块连接，用于利用速度传感器和振动传感器分别
监测机械的转速和振动信号，并将监测得到的信号传输至数据采集模块中；
[0013]以太网通讯模块，与数据采集模块、数据分析与处理模块连接，用于利用以太网通讯共享总线型局域网络通过光纤收发机将短距离的双绞线电信号转换为适合于长距离传输的光信号进行数据采集模块、数据分析与处理模块的数据传输和命令传输；
[0014]数据分析与处理模块，与以太网通讯模块连接，用于利用主控板接收数据采集模块传来的信号和数据，并对所述接收的信号数据进行分析储存；同时用于主控板根据低速变工况采集策略通过以太网通讯模块向数据采集模块发布数据采集指令。
[0015]进一步，所述以太网通讯共享总线型局域网络为远端控制平台和网络继电器以及数据采集仪的以太网实时通讯通道；
[0016]所述远端控制平台和网络继电器以及数据采集仪的以太网实时通讯通道由以太网交换机构建得到。
[0017]本专利技术的另一目的在于提供一种应用于所述适用低速变工况的触发式振动数据采集系统的适用低速变工况的触发式振动数据采集方法，所述适用低速变工况的触发式振动数据采集方法包括：
[0018]步骤一，利用速度传感器和振动传感器分别监测机械的转速和振动信号；将监测到的所述转速信号利用调理电路转化为电流信号；
[0019]步骤二，DAM接收转化后的电流信号并利用以太网通讯共享总线型局域网络将所述电流信号传输至主控板；
[0020]步骤三，主控板接收所述电流信号并对所述电流信号进行分析，确定机械当前工况；
[0021]步骤四，主控板根据所述机械当前工况下发数据采集指令进行机械对应工况数据采集。
[0022]进一步，所述步骤一中，利用振动传感器监测机械的振动信号包括：利用三个振动传感器分别在机械X、Y、Z三个方向进行振动信号的监测。
[0023]进一步，所述步骤三中，主控板接收所述电流信号并对所述电流信号进行分析，确定机械当前工况包括：
[0024]1)主控板对比系统当前时间与预先设置的定时维护时间T
set
；若所述系统当前时间大于所述定时维护时间T
set
，则系统延时重启进入维护；否则转入步骤2)；
[0025]2)进行信号接收判断：
[0026]若信号稳定，则主控板延时m秒再次接收信号，再次进行信号接收判断；
[0027]若信号变化产生波动，则转向步骤3)；
[0028]3)主控板利用下式确定机械工况类别：
[0029][0030]其中，W
c
表示工况分类；i表示工况类别；n
i
表示工况i工作下的转速；X
i
表示工况i的最大转速；X1表示工况1的最大转速；
[0031]所述工况1的最大转速计算公式如下：
[0032]X1＝30f1/π；
[0033]其中，f1表示部件以传感器感知最低频率做故障特征对应的转频。
[0034]进一步，所述步骤四中，主控板根据所述机械当前工况下发数据采集指令进行机械对应工况数据采集包括：
[0035]当机械当前工况为工况1时，不进行数据采集；
[0036]当机械当前工况为工况2
‑
i时，主控板利用采集频率计算公式计算设定工况 i的采样频率f
i
，并利用采集数据量计算公式确定工况i数据采集所需时间T
i,q
；并基于计算得到的采集频率以及采集数据量控制采集卡进行数据采集；同时主控板判断采集的数据是否有效，若数据有效则主控板进行采集数据的存户；若数据无效则删除采集的无效数据；
[0037]所述采集频率计算公式如下：
[0038]f
i
≥10f
g
；
[0039]其中，f
g
表示机械部件固有频率；
[0040]所述采集数据量计算公式如下：
[0041]T
i,q
≥10
×
k
q
/f
i,f
；
[0042]其中，f
i,f
表示机械部件在工况i的最小故障特征频率；k
q
表示数据冗余系数， k
q
≥5；T
i,q
表示工况i数据采集所需时间。
[0043]本专利技术的另一目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用低速变工况的触发式振动数据采集系统，其特征在于，所述适用低速变工况的触发式振动数据采集系统包括：数据采集模块，与传感器监测模块、以太网通讯模块连接，用于采集转速判别工况对采集卡供电进行控制，进行带工况采集的触发控制以及低速变工况的工况归类振动数据采集；所述数据采集模块包括：DAM控制单元，用于接收速度传感器监测的速度信号，并以电流的形式通过以太网通讯模块传输至主控板；同时用于接收主控板通过以太网通讯模块传回的数据采集指令并基于接收的所述数据采集指令控制数据采集卡的开关；数据采集卡，用于接收振动传感器的信号，采集振动数据，并将数据通过以太网通讯模块传输给主控板。2.如权利要求1所述适用低速变工况的触发式振动数据采集系统，其特征在于，所述适用低速变工况的触发式振动数据采集系统还包括：传感器监测模块，与数据采集模块连接，用于利用速度传感器和振动传感器分别监测机械的转速和振动信号，并将监测得到的信号传输至数据采集模块中；以太网通讯模块，与数据采集模块、数据分析与处理模块连接，用于利用以太网通讯共享总线型局域网络通过光纤收发机将短距离的双绞线电信号转换为适合于长距离传输的光信号进行数据采集模块、数据分析与处理模块的数据传输和命令传输；数据分析与处理模块，与以太网通讯模块连接，用于利用主控板接收数据采集模块传来的信号和数据，并对所述接收的信号数据进行分析储存；同时用于主控板根据低速变工况采集策略通过以太网通讯模块向数据采集模块发布数据采集指令。3.如权利要求2所述适用低速变工况的触发式振动数据采集系统，其特征在于，所述以太网通讯共享总线型局域网络为远端控制平台和网络继电器以及数据采集仪的以太网实时通讯通道；所述远端控制平台和网络继电器以及数据采集仪的以太网实时通讯通道由以太网交换机构建得到。4.一种应用于如权利要求1
‑
3任意一项所述适用低速变工况的触发式振动数据采集系统的适用低速变工况的触发式振动数据采集方法，其特征在于，所述适用低速变工况的触发式振动数据采集方法包括：步骤一，利用速度传感器和振动传感器分别监测机械的转速和振动信号；将监测到的所述转速信号利用调理电路转化为电流信号；步骤二，DAM接收转化后的电流信号并利用以太网通讯共享总线型局域网络将所述电流信号传输至主控板；步骤三，主控板接收所述电流信号并对所述电流信号进行分析，确定机械当前工况；步骤四，主控板根据所述机械当前工况下发数据采集指令进行机械对应工况数据采集。5.如权利要求4所述适用低速变工况的触发式振动数据采集方法，其特征在于，所述步骤一中，利用振动传感器监测机械的振动信号包括：利用三个振动传感器分别在机械X、Y、Z三个方向进行振动信号的监测。
6.如权利要求4所述适用低速变工况的触发式振动数据采集方法，其特征在于，所述步骤三中，主控板接收所述电流信号并对所述电流信号进行分析，确定机械当前工况包括：1)主控板对比系统当前时间与预先设置的定时维护时间T
set
；若所述系统当前时间大于所述定时维护时间T
set
，则系统延时重启进入维护；否则转入步骤2)；2)进行信号接收判断：若信号稳定，则主控板延时m秒再次接收信号，再次进行信号接收判断；若信号变化产生波动，则转向步骤3)；3)主控板利用下式确定机械工况类别：其中，W

【专利技术属性】
技术研发人员：郭勇，郭蒙宪，彭延峰，罗曜，郭理宏，杨来铭，袁文明，刘燕飞，何宽芳，张伟，
申请(专利权)人：广东中贸科技有限公司，
类型：发明
国别省市：