CN100585366C - 一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置 - Google Patents

一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置 Download PDF

Info

Publication number
CN100585366C
CN100585366C CN200810048348A CN200810048348A CN100585366C CN 100585366 C CN100585366 C CN 100585366C CN 200810048348 A CN200810048348 A CN 200810048348A CN 200810048348 A CN200810048348 A CN 200810048348A CN 100585366 C CN100585366 C CN 100585366C
Authority
CN
China
Prior art keywords
input end
connect
frequency
fault
subsystem
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200810048348A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101334335A (zh
Inventor
周凤星
程耕国
谭明喧
余静娴
刘静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Original Assignee
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
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 Wuhan University of Science and Engineering WUSE filed Critical Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority to CN200810048348A priority Critical patent/CN100585366C/zh
Publication of CN101334335A publication Critical patent/CN101334335A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100585366C publication Critical patent/CN100585366C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置。其技术方案是：将2N(N为正整数)个加速传感器装在同步齿轮箱待测位置；将加速度传感器的输出端与第一和第二N路多路开关的输入端X0～XN-1连接，第一N路多路开关的输出公共端COM与两个子系统的同号输入端IN+连接，第二N路多路开关的输出公共端COM与两个子系统的反号输入端IN-连接。两个子系统的输出端AH0～AH2与A/D转换卡的输入端BH0～BH5连接，A/D转换卡的输出端D0～D2n-1与主控机的PCI扩展槽连接，主控机通过以太网与服务器连接。专家系统故障分析软件安装在主控机内，在Labview操作平台上运行。本发明具有便于操作、及时、准确地反映同步齿轮箱的初始故障的特点。

Description

一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置
技术领域
本发明属于在线初始故障监测与诊断装置。具体涉及一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置。
背景技术
设备诊断技术是当前在国内外发展迅速、用途广泛的新技术。而齿轮及齿轮箱作为机械设备中一种必不可少的连接和传递动力的通用零部件，在金属切割机床、航空、电力系统、冶金机械等现代化工业设备中得到了广泛的应用。但由于其本身结构复杂，工作环境恶劣等原因，齿轮及齿轮箱容易受到损害和出现故障。
1、早期的故障诊断主要是依靠人工，利用触、摸、听、看等手段对设备进行诊断。通过经验的积累，人们可以对一些设备故障做出判断。[刘峻华.汽轮机故障诊断技术的发展与展望.中国论文下载中心.2001(3)]但这种手段由于其局限性和不完备性，现在已不能适应生产对设备可靠性的要求。
2、以检测仪表为主体的监测系统，目前我国大部分仪器都配备着这种装置，[钟秉林.《机械故障诊断学》.上海科学技术出版社.2000]，但是其监测信号是随机的，机组在强烈震动之前征兆不是很明显，而一旦振幅突然增大，则为时已晚，不能防止突发性故障。此外，仪表本身没有分析功能，还是要依赖于人的经验，可靠性依然不强。
3、仪表配备软硬件分析装置，这是对第2种监测方法的一种改进与补充，[徐敏.设备故障诊断手册.西安交通大学.1998]，但是依然存在以下几个缺点：
a.诊断决策依然要依赖于诊断专家。
b.不能连续的分析，容易丢失数据，不能防止突发性故障。
c.故障与征兆之间无因果联系，所以难免会出现误诊。
综上所述，目前的监测系统对人的依赖性太大，不能实时监测，有小的故障隐患时难以及时发现，不能保证设备的正常运行和避免突发事故，从而导致需要整体拆机维修，造成更大的浪费与经济损失。
发明内容
本发明旨在克服上述技术缺陷，其任务是提供一种便于操作的、可提高设备利用率的、及时和准确的、经济效益高的同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置。
为完成上述任务，本发明采用的技术方案是：先将2N(N为正整数)个相同的加速度传感器分别装在同步齿轮箱的待测位置；再将每个加速度传感器的输出端分别与第一N路多路开关和第二N路多路开关的输入端X0～XN-1连接；第一N路多路开关的输出公共端COM与变参数共振解调信号调理箱的第一子系统和第二子系统的同号输入端IN+连接，第二N路多路开关的输出公共端COM与变参数共振解调信号调理箱的第一子系统和第二子系统的反号输入端IN-连接；第一子系统的输出端AH0～AH2分别与A/D转换卡的输入端BH0～BH2依次对应连接，第二子系统的输出端AH0～AH2分别与A/D转换卡的输入端BH3～BH5依次对应连接，A/D转换卡的输出端D0～D2n-1分别通过总线与主控机的PCI扩展槽连接，主控机通过以太网与服务器连接。
专家系统故障分析软件安装在主控机内，专家系统故障分析软件在Labview操作平台上运行。
所述的变参数共振解调信号调理箱由两个结构和电路连接方式完全相同的第一子系统和第二子系统组成；第一子系统中的差动仪表放大器的同号输入端IN+和反号输入端IN-分别与第一N路多路开关和第二N路多路开关的输出公共端COM连接，差动仪表放大器的输出端A0分别与第一低通滤波器输入端B0和第一谐振器的输入端INA连接，第一低通滤波器的输出端Y0与第二低通滤波器的输入端B1连接；第一谐振器的输出端BPB与第二谐振器的输入端INA连接，第二谐振器的输出端BPB与高频滤波器的输入端IN+连接，高频滤波器的输出端OUT与绝对值电路的输入端IN+连接，绝对值电路的输出端OUT与第三低通滤波器的输入端IN+连接，第三低通滤波器的输出端OUT与第四低通滤波器的输入端IN+连接，第四低通滤波器的输出端AH1与峰值检测电路的输入端IN+连接；第一子系统的第二低通滤波器的输出端AH0、第四低通滤波器的输出端AH1和峰值检测电路的输出端AH2分别与A/D转换芯片的输入端BH0～BH2对应依次连接。
变参数共振解调信号调理箱的第二子系统除第二低通滤波器的输出端AH0、第四低通滤波器的输出端AH1和峰值检测电路的输出端AH2分别与A/D转换芯片的输入端BH3～BH5对应连接外，其它同第一子系统。
所述的第一谐振器和第二谐振器均采用可编程的变品质因数Q和可变谐振频率f0的谐振电路，该谐振电路采用MAX7400可编程的滤波器，可编程滤波器中F0～F4为谐振频率f0的可编程控制端，采用最多32种可变谐振频率f0，可编程滤波器中Q0～Q6为品质因数Q的可编程控制端，采用最多128种不同的品质因数Q。
所述的第一谐振器和第二谐振器的时钟频率为f，满足f/f0＝100的关系；时钟频率f由V/F压频变换，时钟频率f的取值范围为0～1MHz。
所述的专家系统故障分析软件的主流程是：将A/D卡读取数据分别进行时域分析和频域分析。通过时域分析的1024点数字信号的解调峰值与知识库的正常值进行比对，若其解调峰值超出了知识库中正常值的两倍，则被测对象存在故障。软件的知识库是在新机器运行时保存的正常状态下的数据，为推理机的推理结果提供参考和依据，知识库可以不断的进行更新和维护。
当1024点采样信号频谱的一倍频的幅值较大时，且所述的时域分析亦存在故障，则进入人机交互界面，并显示诊断的结论，说明被测对象有松动；
当频域分析的1024点采样信号的频谱中有轴承的故障特征频率，且所述的时域分析亦存在故障，则进入人机交互界面，并显示诊断的结论，说明被测对象轴承有故障；
当频域分析的1024点采样信号的频谱中有齿轮的啮合频率和边频，且所述的时域分析亦存在故障，则进入人机交互界面，并显示诊断的结论，说明被测对象齿轮有故障。
由于采用上述技术方案，本发明利用加速度传感器监测同步齿轮箱的振动情况，提取同步齿轮箱轴承、齿轮的初始故障信息。将被测点的信号通过变参数共振解调信号调理箱进行处理，同时将这些信息存入服务器，可实现同步齿轮箱的远程监测与诊断。使得同步齿轮箱的工作状态在局域网上可以方便地进行浏览，使各级管理人员随时了解设备的工作状态。
因此，本发明具有便于操作、可提高设备利用率、经济效益高、及时和准确的进行同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断的特点。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是图1中的变参数共振解调信号调理箱；
图3是专家系统故障分析软件主流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置。先将2N(N为8)个相同的加速度传感器分别装在同步齿轮箱的轴承、齿轮待测位置，加速度传感器采用美国PCB-608A11的产品。如图1所示，再将每个加速度传感器的输出端分别与第一N路多路开关和第二N路多路开关的输入端X0～XN-1连接；第一N路多路开关的输出公共端COM与变参数共振解调信号调理箱的第一子系统和第二子系统的同号输入端IN+连接，第二N路多路开关的输出公共端COM与变参数共振解调信号调理箱的第一子系统和第二子系统的反号输入端IN-连接；第一子系统的输出端AH0～AH2分别与A/D转换卡的输入端BH0～BH2依次对应连接，第二子系统的输出端AH0～AH2分别与A/D转换卡的输入端BH3～BH5依次对应连接，A/D转换卡的输出端D0～D2n-1分别通过总线与主控机的PCI扩展槽连接，主控机通过以太网与服务器连接。
专家系统故障分析软件安装在主控机内，专家系统故障分析软件在Labview操作平台上运行。
所述的变参数共振解调信号调理箱如图2所示：由两个结构和电路连接方式完全相同的第一子系统和第二子系统组成。第一子系统中的差动仪表放大器的同号输入端IN+和反号输入端IN-分别与第一N路多路开关和第二N路多路开关的输出公共端COM连接，差动仪表放大器的输出端A0分别与第一低通滤波器输入端B0和第一谐振器的输入端INA连接，第一低通滤波器的输出端Y0与第二低通滤波器的输入端B1连接；第一谐振器的输出端BPB与第二谐振器的输入端INA连接，第二谐振器的输出端BPB与高频滤波器的输入端IN+连接，高频滤波器的输出端OUT与绝对值电路的输入端IN+连接，绝对值电路的输出端OUT与第三低通滤波器的输入端IN+连接，第三低通滤波器的输出端OUT与第四低通滤波器的输入端IN+连接，第四低通滤波器的输出端AH1与峰值检测电路的输入端IN+连接；第一子系统的第二低通滤波器的输出端AH0、第四低通滤波器的输出端AH1和峰值检测电路的输出端AH2分别与A/D转换芯片的输入端BH0～BH2对应依次连接。
变参数共振解调信号调理箱的第二子系统除第二低通滤波器的输出端AH0、第四低通滤波器的输出端AH1和峰值检测电路的输出端AH2分别与A/D转换芯片的输入端BH3～BH5对应连接外，其它同第一子系统。
所述的第一谐振器和第二谐振器均采用可编程的变品质因数Q和可变谐振频率f0的谐振电路，该谐振电路采用MAX7400可编程的滤波器，可编程滤波器中F0～F4为谐振频率f0的可编程控制端，采用最多32种可变谐振频率f0，可编程滤波器中Q0～Q6为品质因数Q的可编程控制端，采用最多128种不同的品质因数Q。
所述的第一谐振器和第二谐振器的时钟频率为f，满足f/f0＝100的关系；时钟频率f由V/F压频变换，时钟频率f的取值范围为0～1MHz。
所述的专家系统故障分析软件的主流程如图3所示：将A/D卡读取数据分别进行时域分析和频域分析。通过时域分析的1024点数字信号的解调峰值与知识库的正常值进行比对，若其解调峰值超出了知识库中正常值的两倍，则被测对象存在故障。软件的知识库是在新机器运行时保存的正常状态下的数据，为推理机的推理结果提供参考和依据，知识库可以不断的进行更新和维护。
1024点采样信号频谱的一倍频的幅值较大时，且上述的时域分析亦存在故障，则进入人机交互界面，并显示诊断的结论，说明被测对象有松动；
当频域分析的1024点采样信号的频谱中有轴承的故障特征频率，且上述的时域分析亦存在故障，则进入人机交互界面，并显示诊断的结论，说明被测对象轴承有故障；
当频域分析的1024点采样信号的频谱中有齿轮的啮合频率和边频，且上述的时域分析亦存在故障，则进入人机交互界面，并显示诊断的结论，说明被测对象齿轮有故障。
本具体实施方式具有便于操作、及时、准确地反映同步齿轮箱的初始故障的特点。

Claims (5)

1、一种同步齿轮箱在线初始故障的监测与诊断系统，其特征在于先将2N个相同的加速度传感器分别装在同步齿轮箱的待测位置；再将每个加速度传感器的输出端分别与第一N路多路开关和第二N路多路开关的输入端X0～XN-1连接；第一N路多路开关的输出公共端COM与变参数共振解调信号调理箱的第一子系统和第二子系统的同号输入端IN+连接，第二N路多路开关的输出公共端COM与变参数共振解调信号调理箱的第一子系统和第二子系统的反号输入端IN-连接；第一子系统的输出端AH0～AH2分别与A/D转换卡的输入端BH0～BH2依次对应连接，第二子系统的输出端AH0～AH2分别与A/D转换卡的输入端BH3～BH5依次对应连接，A/D转换卡的输出端D0～D2n-1分别通过总线与主控机的PCI扩展槽连接，主控机通过以太网与服务器连接；
专家系统故障分析软件安装在主控机内，专家系统故障分析软件在Labview操作平台上运行。
2、根据权利要求1所述的同步齿轮箱在线初始故障的监测与诊断系统，其特征在于所述的变参数共振解调信号调理箱由两个结构和电路连接方式完全相同的第一子系统和第二子系统组成；第一子系统中的差动仪表放大器的同号输入端IN+和反号输入端IN-分别与第一N路多路开关和第二N路多路开关的输出公共端COM连接，差动仪表放大器的输出端A0分别与第一低通滤波器输入端B0和第一谐振器的输入端INA连接，第一低通滤波器的输出端Y0与第二低通滤波器的输入端B1连接；第一谐振器的输出端BPB与第二谐振器的输入端INA连接，第二谐振器的输出端BPB与高频滤波器的输入端IN+连接，高频滤波器的输出端OUT与绝对值电路的输入端IN+连接，绝对值电路的输出端OUT与第三低通滤波器的输入端IN+连接，第三低通滤波器的输出端OUT与第四低通滤波器的输入端IN+连接，第四低通滤波器的输出端AH1与峰值检测电路的输入端IN+连接；第一子系统的第二低通滤波器的输出端AH0、第四低通滤波器的输出端AH1和峰值检测电路的输出端AH2分别与A/D转换芯片的输入端BH0～BH2对应依次连接；
变参数共振解调信号调理箱的第二子系统除第二低通滤波器的输出端AH0、第四低通滤波器的输出端AH1和峰值检测电路的输出端AH2分别与A/D转换芯片的输入端BH3～BH5对应连接外，其它同第一子系统。
3、根据权利要求2所述的同步齿轮箱在线初始故障的监测与诊断系统，其特征在于所述的第一谐振器和第二谐振器均采用可编程的变品质因数Q和可变谐振频率f0的谐振电路，该谐振电路采用MAX7400可编程的滤波器，可编程滤波器中F0～F4为谐振频率f0的可编程控制端，采用最多32种可变谐振频率f0，可编程滤波器中Q0～Q6为品质因数Q的可编程控制端，采用最多128种不同的品质因数Q。
4、根据权利要求2或3所述的同步齿轮箱在线初始故障的监测与诊断系统，其特征在于所述的第一谐振器和第二谐振器的时钟频率为f，满足f/f0＝100的关系；时钟频率f由V/F压频变换，时钟频率f的取值范围为0～1MHz。
5、根据权利要求书1所述的同步齿轮箱在线初始故障的监测与诊断系统，其特征在于所述的专家系统故障分析软件的主流程是：将A/D卡读取数据分别进行时域分析和频域分析；通过时域分析的1024点数字信号的解调峰值与知识库的正常值进行比对，若其解调峰值超出了知识库中正常值的两倍，则被测对象存在故障；
1024点采样信号频谱的一倍频的幅值较大时，且上述的时域分析亦存在故障，则进入人机交互界面，并显示诊断的结论，说明被测对象有松动；
当频域分析的1024点采样信号的频谱中有轴承的故障特征频率，且上述的时域分析亦存在故障，则进入人机交互界面，并显示诊断的结论，说明被测对象轴承有故障；
当频域分析的1024点采样信号的频谱中有齿轮的啮合频率和边频，且上述的时域分析亦存在故障，则进入人机交互界面，并显示诊断的结论，说明被测对象齿轮有故障。
CN200810048348A 2008-07-10 2008-07-10 一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置 Expired - Fee Related CN100585366C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810048348A CN100585366C (zh) 2008-07-10 2008-07-10 一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810048348A CN100585366C (zh) 2008-07-10 2008-07-10 一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101334335A CN101334335A (zh) 2008-12-31
CN100585366C true CN100585366C (zh) 2010-01-27

Family

ID=40197079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810048348A Expired - Fee Related CN100585366C (zh) 2008-07-10 2008-07-10 一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100585366C (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101738314B (zh) * 2009-12-14 2011-08-17 江苏省现代企业信息化应用支撑软件工程技术研发中心 一种基于抗体浓度的齿轮故障诊断方法
CN102183951A (zh) * 2011-03-25 2011-09-14 同济大学 基于虚拟仪器开发平台的回转支承状态监测与故障诊断装置
CN102494887A (zh) * 2011-11-27 2012-06-13 中国北车集团大连机车车辆有限公司 机车小齿轮弛缓故障的检测方法
US20130261987A1 (en) * 2012-03-27 2013-10-03 John Wesley Grant Systems and methods of identifying types of faults
CN102928221A (zh) * 2012-11-09 2013-02-13 昆山北极光电子科技有限公司 一种风机齿轮箱故障诊断方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于分布式职能的齿轮箱监测和诊断原型系统设计. 梁凤岗，徐敏，孙蕙庆.中国机械工程，第11卷第4期. 2000
基于分布式职能的齿轮箱监测和诊断原型系统设计. 梁凤岗，徐敏，孙蕙庆.中国机械工程，第11卷第4期. 2000 *
轧机齿轮箱远程监测诊断系统. 周凤星，程耕国，高立新，叶辉.微计算机信息，第19卷第11期. 2003
轧机齿轮箱远程监测诊断系统. 周凤星，程耕国，高立新，叶辉.微计算机信息，第19卷第11期. 2003 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101334335A (zh) 2008-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201666248U (zh) 一种天然气压缩机状态检测及故障预报系统
CN103529386B (zh) 风电机组远程实时状态监测与智能故障诊断系统及方法
CN103107597B (zh) 一种电力配网箱式变压器环境参数在线监测系统
CN102102629B (zh) 一种风电机组在线数据采集与分析装置
WO2021217695A1 (zh) 基于智能工厂框架的供配用电网智能数据采集整理系统
CN100585366C (zh) 一种同步齿轮箱初始故障的在线监测与诊断装置
CN201311360Y (zh) 一种振动在线监测故障诊断装置
CN202167896U (zh) 一种集成在线监测系统的一体化信息平台
CN102608452A (zh) 高速列车设备状态及电能质量监测系统与方法
CN102023100A (zh) 设备故障预警系统及方法
CN202676203U (zh) 大型泵站状态监测与诊断及能效管理装置
CN102735329A (zh) 一种船用旋转机械轴系振动状态监测装置及方法
CN104330691A (zh) 一种电力变压器绕组振动信号在线监测系统
CN103675668A (zh) 高压断路器状态监测系统
CN202583342U (zh) 高速列车设备状态及电能质量监测系统
CN201796082U (zh) 用于测量电流、电压和功率的智能装置
CN210626979U (zh) 一种用于电机及其拖动设备的在线故障诊断系统
CN203658542U (zh) 高压断路器状态监测系统
CN203164360U (zh) 一种变电设备绝缘在线监测系统
CN114384377B (zh) 一种基于qga-vmd的电缆绝缘状况监测方法和系统
CN201637831U (zh) 大型发电机状态监测及故障诊断系统
CN105424387A (zh) 转向齿轮实时远程智能监控系统
CN113267711B (zh) 变电站高压电气设备绝缘状态在线监测系统及监测方法
CN1458533A (zh) 分布式智能电机检测系统
CN204495460U (zh) 变压器机械振动波谱在线监测系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100127

Termination date: 20100710