BG66718B1 - Система за мониторинг на вибрации - Google Patents

Система за мониторинг на вибрации Download PDF

Info

Publication number
BG66718B1
BG66718B1 BG111303A BG11130312A BG66718B1 BG 66718 B1 BG66718 B1 BG 66718B1 BG 111303 A BG111303 A BG 111303A BG 11130312 A BG11130312 A BG 11130312A BG 66718 B1 BG66718 B1 BG 66718B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
unit
digital converter
output
monitoring system
analog
Prior art date
Application number
BG111303A
Other languages
English (en)
Other versions
BG111303A (bg
Inventor
Василев Милчев Антон
Стоянов Стоянов Цветан
Original Assignee
"Ансисофт" Еоод
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by "Ансисофт" Еоод filed Critical "Ансисофт" Еоод
Priority to BG111303A priority Critical patent/BG66718B1/bg
Priority to BG2266U priority patent/BG1651U1/bg
Publication of BG111303A publication Critical patent/BG111303A/bg
Publication of BG66718B1 publication Critical patent/BG66718B1/bg

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Системата позволява да се следи състоянието на оборудването в реално време и да се определят предварително конкретните причини за проблеми по време на експлоатация при въртящи се машини, което ускорява техния ремонт и намалява общите разходи за поддръжка и експлоатация. Системата за мониторинг на вибрации съдържа акселерометричен сензор и тахометричен сензор, филтър, логически блок, който е свързан към компютърна система със сървър с бази данни. Филтърът е нискочестотен пропускащ изглаждащ филтър (4.1), а системата съдържа шест акселерометрични сензори (1.1), които са свързани през последователно свързани нискочестотен пропускащ изглаждащ филтър (4.1), интегриращ модулен преобразувател на ускорение в скорост (4.2) и аналогово-цифров преобразувател (4.3) към логическия блок (4.4), към който през аналогово-цифровия преобразувател (4.3) е присъединен изхода на тахометричния сензор (1.2), при което към аналогово-цифровия преобразувател (4.3) е свързан първи изход на логическия блок (4.4) и изход на блок за проверка за надвишаване с алармено ниво (4.4.8), а втори изход на логическия блок (4.4) е свързан към 3G модул за връзка с интернет (5), който е свързан през сървъра с бази данни (6) на компютърната система към мониторингов център за анализ на данни (7).@

Description

Област на техниката
Настоящото изобретение се отнася до система за мониторинг на вибрации и е приложима при експлоатация и ремонт на всички видове въртящи се машини и по-специално на помпени агрегати.
Предшестващо състояние на техниката
В JP 10293060 е разкрита система за мониторинг на вибрации на въртящи се машини, която съдържа сензори за детектиране на вибрации, монтирани към корпуса на помпа. Сигналите от сензорите се изпращат към логически блок за анализ на вибрациите, където те се анализират и след това се визуализират на дисплейно устройство.
В US 2003106375 А1 са разкрити метод и устройство за измерване на вибрации в лагер, като устройството съдържа акселерометричен сензор, тахометричен сензор, филтър за премахване на механични индуцирани амплитуди и нискочестотни сигнали и логически блок.
Известните от нивото на техниката система и устройство не са достатъчно ефективни.
Техническа същност на изобретението
Задачата на изобретението е да се създаде система за мониторинг на вибрации с опростена конструкция и по-голяма ефективност.
Задачата се решава със система за мониторинг на вибрации, която съгласно изобретението съдържа нискочестотен пропускащ изглаждащ филтър и шест акселерометрични сензори, които са свързани през последователно свързани нискочестотен пропускащ изглаждащ филтър, интегриращ модулен преобразувател на ускорение в скорост и аналогово-цифров преобразувател към логически блок, към който през аналогово-цифровия преобразувател е присъединен изхода на тахометричен сензор. Към аналогово-цифровия преобразувател е свързан първия изход на логическия блок и изхода на блок за проверка за надвишаване на алармено ниво. Вторият изход на логическия блок е свързан към 3 G модул за връзка с интернет, който е свързан през сървър с бази данни на компютърна система към мониторингов център за анализ на данните.
За предпочитане е сензорите да са монтирани на лагерите на въртяща се машина на 90 градуса един спрямо друг, по два сензора на един лагер, а тахометричният сензор да е монтиран към вала на машината.
За предпочитане е логическият блок да съдържа блок за обработка на тахосигнал от тахометричния сензор, свързан през блок за определяне на обороти към изхода на блока за изпращане на данни, при което аналогово-цифровият преобразувател да е свързан към блок за определяне на средно-квадратична скорост на шестте канала за виброскорост, който от своя страна е свързан чрез последователно свързани блок за проверка за надвишаване на алармено ниво и блок за Фурие-трансформация FFT към блока за изпращане на данните.
Възможно е системата за мониторинг да има вторичен модул за комуникация за резервна връзка към интернет.
Системата за мониторинг на вибрации осигурява гъвкавост, модулност и висока производителност при извършване на висок спектър от измервания. Тя е с възможност за адаптиране въз основа на нуждите на крайния потребител. Системата позволява да се извършва спектрален анализ на вибрации, да се откриват необичайни движения на вала в лагерите, дебаланс, нарушаване на центровката, както и наличие на резонансни явления.
Пояснение на приложените фигури
На фигура 1 е показана система за мониторинг на вибрации в общ вид, съгласно настоящото изобретение;
на фигура 2 е показана система за мониторинг на вибрации в блоков вид, съгласно изобретението.
Примерно изпълнение на изобретението
Системата за мониторинг на вибрации, съгласно приложената фигура 1, съдържа сензори 1, свързани към блок за обработка на данни 4, съдържащ логически блок 4.4 и аналогово-цифров
Описания на издадени патенти за изобретения № 09.2/28.09.2018 преобразувател 4.3. Към блока за обработка на данни са свързани работна станция на дежурен оператор 3, аларма 2 и 3G модул за връзка чрез интернет 5 със сървър с бази данни 6, който е свързан с мониторингов център за анализ на данни 7.
Системата за мониторинг на вибрации, съгласно приложената фигура 2, съдържа сензорите 1, включващи един тахометричен сензор, свързан към логическия блок и акселерометрични сензори 1.1, свързани през филтър 4.1 към логическия блок 4.4, който е свързан със сървъра с бази данни 6. Съгласно настоящото изобретение, филтърът е нискочестотен пропускащ изглаждащ филтър 4.1, при което системата съдържа шест акселерометрични сензори 1.1, които са свързани през последователно свързаните нискочестотен пропускащ изглаждащ филтър 4.1, интегриращ модулен преобразувател на ускорение в скорост 4.2 и аналогово-цифров преобразувател 4.3 към логическия блок 4.4, към който през аналогово-цифровия преобразувател 4.3 е присъединен изхода на тахометричния сензор 1.2, при което към аналогово-цифровия преобразувател 4.3 е свързан също така първи изход на логическия блок 4.4 и изход на блок 4.4.8 за проверка за надвишаване на алармено ниво, а втори изход на логическия блок 4.4 е свързан към 3G модула за връзка с интернет 5, който от своя страна е свързан през сървъра с бази данни 6 на компютърната система към мониторинговия център за анализ на данни 7.
За предпочитане е сензорите 1.1 да са монтирани на лагери на въртяща се машина на 90 градуса един спрямо друг, по два сензора на един лагер, а тахометричният сензор 1.2 да е монтиран към вал на машината.
За предпочитане е логическият блок 4.4 да съдържа блок за обработка на тахосигнал 4.4.5 от тахометричния сензор 1.2, свързан през блок за определяне на обороти 4.4.6 към изхода на блока за изпращане на данни 4.4.10, при което аналогово-цифровия преобразувател 4.3 е свързан към блок за определяне на средно-квадратична скорост на шестте канала за виброскорост 4.4.7, който е свързан чрез последователно свързани блока за проверка за надвишаване на алармено ниво 4.4.8 и блок за Фурие- трансформация FFT 4.4.9 към блок за изпращане на данни 4.4.10, чийто изход е втория изход на логическия блок 4.4.
Аналогово-цифровият преобразувател (АЦП) 4.3 има за задача да събере данните чрез поредица от замервания от акселерометричните сензори 1.1. Сензорите 1.1 се поставят на лагерите на въртящата се машина на 90 градуса един спрямо друг, по два сензора на лагер. Местата и посоката за поставяне на сензорите 1.1 се определят съгласно стандарт ISO 10816.
По този начин 6 броя сензори дават възможност да се наблюдава състоянието на въртяща се машина с максимум 3 лагера на основния вал.
След направеното аналогово-цифрово преобразуване на данните от сензорите се извършва математически анализ на същите, но за да се опише работата на АЦП 4.3 е важно да се посочи, че част от математическия анализ е извършването на трансформации на Фурие в дискретен интервал (интервалът в случая е продължителността на измерване - събиране на данните). Определянето на интервала е задача, от която, както и от скоростта, с която се събират данните, зависи последващата разделителна способност на цялата система по честоти). Фурие трансформирането преобразува амплитудно-времевия сигнал в амплитудно-че стотна характеристика.
Скоростта на събиране на данни от датчиците е характеристика на всеки един аналогово-цифров преобразувател „Samples per second” (SPS). При вземане на решение за това с каква скорост да се събират данните трябва да се има предвид теоремата на Найкуист, която дефинира, че максималната честота в амплитудно-че стотния спектър ще е равна на скоростта на събиране на данните, разделена на две. По тази причина трябва да се вземе стойност на SPS такава, която да е достатъчна в случая. Другият проблем, който е свързан с наслагване на честотите (честоти от по-висок порядък могат да се появят в резултата от ФТ - Фурие трансформирането), като нежелани стойности. За да бъде избегнато това, преди да бъдат събрани данните, се филтрират по-високите честоти от избраната скорост на събиране на данни, разделена на две.
Вторият параметър, който е стандартен за всеки един АЦП, това е точността на събраните данни, изразена в степени на две. Системата, съгласно изобретението, е 16-битова или 2Л16. Аналогово-цифровият преобразувател може да бъде от типа LabJack UE9. Това е серийно произвеждан продукт със
Описания на издадени патенти за изобретения № 09.2/28.09.2018
100 Khz SPS на всички портове (14 аналогово-цифрови) и мрежов интерфейс. За АЦП могат да се използват още редица продукти от листата на National Instruments, Delphin, Digilent, и др.
При постъпване на команда от логическия блок (самата команда е UDP пакет на мрежовия порт на АЦП, форматиран по специфичен начин, като самото форматиране е дефинирано от производителя и е скрито в динамично зареждаща се библиотека, предоставена за разработка на софтуер от LJ) АЦП започва да записва стойностите на 6-те акселерометрични сензора 1.1 в таблица с 6 колони. Самото записване се извършва през интервал Int=lsec/SPS или 1/4000 секунди и продължава 1 секунда, което дава таблица с 4000 реда. Стойностите в таблицата представляват десетични числа, отразяващи измерената стойност на напрежението на изхода на датчиците, което е отражение на виброускорението в момента на измерване. За да може да се работи с тези стойности е нужно да се превърнат тези стойности в мерна единица „G” или 9.81 м/с2. Самите датчици идват калибрирани и за тях е дефинирано, че:
100 mV = lg, т.е. стойност в таблицата 0.1 V = lg.
След като се получат данните в буфера на АЦП 4.3, започва тяхното изпращане за анализ към логическия блок 4.4. Те се изпращат по Ethernet с протокол UDP, като всеки пакет съдържа 8 до 16 стойности от таблицата.
Събраните данни се конвертират в мерна единица м/с. Това се прави с единично интегриране на сигнала.
След нискочестотния пропускащ изглаждащ филтър 4.1 на входа на АЦП 4.3 е свързан интегриращия модул 4.2, като е възможно интегрирането да бъде извършено софтуерно по формулата:
лС pt v(t) = I a(r)dT + v(t0) x(t) — I ν(τ)ά~ + x(t0) JXq Ao
След като приключи събирането на вибрационните данни започва събиране на аналогични данни от тахометъра 1.2.
Логическият блок 4.4 извършва математическите преобразувания на входните данни.
Първо се изчислява средно квадратичното за всяка колона от данни, и се определя по стандарта дали има надвишаване на допустимите прагови нива на вибрациите. Ако има, се изпраща сигнал до АЦП 4.3 за комутация на изпълнителна верига през входно-изходния модул, за светлинна и/или звукова сигнализация.
Извършва Фурие трансформация на данните и изпраща тези данни (трансформираните чрез Фурие преобразуване двойки амплитуда и честота за всеки сензор) в сървъра с бази данни 6.
Формулата за трансформация е:
ЯО—* t ^(д„ COS η ω ί—Д, sin a ω/J,
Връзката към сървъра 6 е криптирана през VPN, като самият сървър е MySQL. Методът за изпращане е стандартна SQL INSERT команда.
Изпращането на данните се извършва на равни интервали, като има 2 таймера: първия таймер изпраща средно квадратичните стойности от сензорите за дългосрочни анализи, а вторият таймер изпраща пълните таблици от измерването.
Цялото време за едно изпращане на данните от измерването в АЦП 4.3 до изпращането в базите данни на сървъра 6 отнема от 2 до 3 секунди. След приключване на операцията започва нова и това се повтаря непрекъснато.
Работата на комуникационните модули е да се осигури VPN-тунел за логическия блок 4.4 така, че връзката със сървъра 6 да е възможна. Системата има вторичен модул за комуникация за резервна връзка към интернет.
Системата позволява да се следи състоянието на оборудването в реално време и да се определят предварително конкретните причини за проблеми по време на експлоатация при въртящи се машини, което ускорява техния ремонт и намалява общите разходи за поддръжка и експлоатация.
Описания на издадени патенти за изобретения

Claims (4)

  1. Патентни претенции № 09.2/28.09.2018
    1. Система за мониторинг на вибрации, съдържаща акселерометричен сензор и тахометричен сензор, филтър, логически блок, който е свързан към компютърна система със сървър с бази данни, характеризираща се с това, че филтърът е нискочестотен пропускащ изглаждащ филтър (4.1), а системата съдържа шест акселерометрични сензори (1.1), които са свързани през последователно свързани нискочестотен пропускащ изглаждащ филтър (4.1), интегриращ модулен преобразувател на ускорение в скорост (4.2) и аналогово-цифров преобразувател (4.3) към логическия блок (4.4), към който през аналогово-цифровия преобразувател (4.3) е присъединен изхода на тахометричния сензор (1.2), при което към аналогово-цифровия преобразувател (4.3) е свързан първи изход на логическия блок (4.4) и изход на блок за проверка за надвишаване с алармено ниво (4.4.8), а втори изход на логическия блок (4.4) е свързан към 3G модул за връзка с интернет (5), който е свързан през сървъра с бази данни (6) на компютърната система към мониторингов център за анализ на данни (7).
  2. 2. Система за мониторинг съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че сензорите (1.1) са монтирани на лагерите на въртяща се машина на 90 градуса един спрямо друг, по два сензора на един лагер, а тахометричният сензор (1.2) е монтиран към вала на машината.
  3. 3. Система за мониторинг съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че логическият блок (4.4) съдържа блок за обработка на тахосигнал (4.4.5) от тахометричния сензор (1.2), свързан през блок за определяне на обороти (4.4.6) към изхода на блока за изпращане на данни (4.4.10), при което аналогово-цифровият преобразувател (4.3) е свързан към блок за определяне на средно-квадратичната скорост на шестте канала за виброскорост (4.4.7), който е свързан чрез последователно свързани блока за проверка за надвишаване на алармено ниво (4.4.8) и блок за Фурие-трансформация FFT (4.4.9) към блок за изпращане на данни (4.4.10), който е втория изход на логическия блок (4.4).
  4. 4. Система за мониторинг съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че има вторичен модул за комуникация за резервна връзка към интернет.
BG111303A 2012-09-13 2012-09-13 Система за мониторинг на вибрации BG66718B1 (bg)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG111303A BG66718B1 (bg) 2012-09-13 2012-09-13 Система за мониторинг на вибрации
BG2266U BG1651U1 (bg) 2012-09-13 2012-09-13 Система за мониторинг на вибрации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG111303A BG66718B1 (bg) 2012-09-13 2012-09-13 Система за мониторинг на вибрации

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG111303A BG111303A (bg) 2014-03-31
BG66718B1 true BG66718B1 (bg) 2018-08-31

Family

ID=48914481

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG111303A BG66718B1 (bg) 2012-09-13 2012-09-13 Система за мониторинг на вибрации
BG2266U BG1651U1 (bg) 2012-09-13 2012-09-13 Система за мониторинг на вибрации

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG2266U BG1651U1 (bg) 2012-09-13 2012-09-13 Система за мониторинг на вибрации

Country Status (1)

Country Link
BG (2) BG66718B1 (bg)

Also Published As

Publication number Publication date
BG111303A (bg) 2014-03-31
BG1651U1 (bg) 2013-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104819766B (zh) 基于谐噪比的包络解调频带确定方法
US9008997B2 (en) System and method for vibration analysis and phase analysis of vibration waveforms using dynamic statistical averaging of tachometer data to accurately calculate rotational speed
JP3046426B2 (ja) プラント機器の監視装置
CN102507205B (zh) 一种检测航空发动机风扇叶片颤振故障的方法
CN110462352A (zh) 振动分析器和机械部件诊断系统
CN104198031A (zh) 一种发动机曲轴扭振信号检测方法及装置
CN102175412A (zh) 转子扭振测试装置及其测试方法
CN101105501A (zh) 风扇转速测试系统及方法
CN105067239A (zh) 基于扫频激励振动的梁裂纹故障检测装置及方法
CN105628176A (zh) 一种旋转机械扭转振动信号采集分析方法
CN104111154A (zh) 风力发电机组的振动趋势分析方法和振动趋势分析系统
KR20110122483A (ko) 오더 스펙트럼 분석 기능을 구비한 빌트인 진동모니터 및 이를 이용한 가변회전 기계장치의 결함진단방법
CN102901596A (zh) 等直径转轴的光电反射式动态扭矩测试方法
CN110219816A (zh) 用于风机故障诊断的方法和系统
KR101012097B1 (ko) 비접촉식 센서를 이용한 선박용 디젤엔진 크랭크축의 종방향 진동 측정장치 및 이를 이용한 진동 측정방법
CN110411730B (zh) 一种旋转设备故障判断方法、系统和可读存储介质
CN104748966A (zh) 输送机滚筒轴承混合监测系统
CN205027438U (zh) 一种汽轮发电机组的振动检测装置及汽轮发电机组
BG66718B1 (bg) Система за мониторинг на вибрации
CN106644040A (zh) 一种基于多传感器的转轴扭振检测方法与装置
JPH0763659A (ja) 振動スペクトルモニタリング装置、並びにヘルスモニタリング方法及び装置
CN106126840B (zh) 基于轴心轨迹的旋转机械转速计算装置及方法
CN206095635U (zh) 一种滚动轴承故障诊断系统
JP6283591B2 (ja) 回転機械の自動振動診断装置
KR101814793B1 (ko) 아날로그-디지털 하이브리드 실시간 진동 측정 장치