CN101590981A

CN101590981A - 大型铸造起重机监测与故障报警系统

Info

Publication number: CN101590981A
Application number: CNA2009100742602A
Authority: CN
Inventors: 连晋华; 高俊云
Original assignee: Taiyuan Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Taiyuan Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2009-12-02

Abstract

本发明涉及大型铸造起重机监测与故障报警系统，包括传感器、数据采集单元、信号调理箱、采集监测计算机及计算机相关软件；特点是还配置有外置存储器和分析与诊断流程；各传感器布置在不同测点，结合了大型铸造起重机低速重载、变速冲击、间歇工作和三维移动等特点，可同时获取振动、温度、电压、电流和电器开关量等多源信息，对检测信号进行综合处理，具有全面地监测重要运行参数，提取故障特征，确定监测预警门限，可进行多参数的同步故障分析和综合判断。可以应用在各种起重机上，特别适应于要求安全级别很高的大型冶金起重机。

Description

大型铸造起重机监测与故障报警系统

技术领域

本发明属于起重运输机械，特别涉及到大型铸造起重机监测与故障报警系统。

背景技术

目前，国内外大型起重机主要采用定期停产检查的方式，其不足在于：(1)因为不能及时掌握设备运行状态信息，容易发生突发事故，导致非计划停产，造成人员伤亡和经济损失。(2)检查评估时间较长，需要临时布置安装很多传感器，作大量的准备工作，费时费力，影响正常连续生产。近年来，起重机的点检技术得到了较快的发展，如利用手持式测振仪进行减速箱的振动测试，利用应力应变仪进行局部的载荷分析，利用钢丝绳探伤仪进行断丝检测等，为起重机的安全运行发挥了一定的作用。但是点检的方式受到测点布置的局限性，难以实时、准确地捕捉到设备的故障状态。另外由于现场点检人员对起重机这类特种设备的了解有一定局限性，缺乏有效的分析方法，往往造成故障的误诊和漏报。

随着起重机的重型化、大型化和高速化，需要对其运行状态进行实时在线监测。然而，通过对国内外起重机运行维护情况的调查发现，特别是针对大型铸造起重机整机的在线监测系统研究甚少。目前，在线监测系统仅仅是针对起重机的某些局部装置和部件进行开发的，是一种安全报警系，如制动器力矩监测、超载监测、位置限制监测、疲劳载荷监测等各类安全报警系统，其不足之处有：(1)不能较全面地监测起重机的重要运行参数，难以利用所获得的信息进行多参数的同步故障分析和综合判断。(2)报警内容对异常的部位的反映不直接，维修人员的排障工作不易开展。

发明内容

本发明的目的是针对大型铸造起重机现有监测诊断技术存在的不足，结合大型铸造起重机低速重载、变速冲击、间歇工作和三维移动等特点，研究提供一种获取振动、温度、电压、电流和电器开关量等多源信息；对检测信号进行综合处理并提取故障特征的监测与故障报警系统。

本发明的技术方案为：

大型铸造起重机监测与故障报警系统，包括传感器、数据采集单元、信号调理箱、采集监测计算机及计算机相关软件；其特征是：该系统的计算机还配置有外置存储器，其中：

a、该系统的各传感器所监测的信号有以下几个方面：

I.转速：起重机高速轴转速信号；由安装在高速轴上的转速传感器4给出；

II.温度：减速器高速轴轴承温度信号及环境温度传感器；

III.振动：减速器轴承振动加速度信号；

IV.应力：结构件应力(应变)信号；

V.载荷：起重机载荷信号，由安装在起重机卷筒或定滑轮下的力传感器获取；系统电信号由PLC接收；

b、该系统的各传感器的测点布置位置为：

在主起升减速器的输入轴两轴承外圈出各设置一个温度传感器，在各个轴的轴承处各设置一个加速度传感器，并安装在轴承座载荷区，而结构件应力测点设置在主梁跨中主腹板上；

c、该系统所采用的信号调理箱主要功能和作用有：

I.信号隔离；

II.转速信号的调理放大；

III.温度信号的调理放大；

IV.振动信号的程控滤波、放大和积分；

d、该系统所采用采集监测计算机主要功能和作用有：

I.信号调理箱的程序控制(滤波、放大、采样参数等)；

II.通过PCI数据采集卡接收转速，温度及振动信号；

III.转速、振动及其频谱显示，温度信号趋势显示；

IV.温度及振动异常报警。

所述的计算机相关软件还有监测计算机的分析与诊断流程，所述的监测计算机的分析与诊断流程为：

首先，输入各种传感器采集的信号，利用剖分运算，将信号分成奇、偶样本序列，利用偶样本来预测奇样本，利用偏差来更新信号；

然后；进行信号合并、运算，提取特征值，与正常值或标准值进行比较判断，若超限，即报警，若未超限，即返回。

该系统的计算机还配置外置存储器，外置存储器在线实时有效地记录故障发生前后的监测信息。可实现对事故追忆，故障发生前后时刻的机组状态数据中包含着丰富的诊断信息，可及时准确地获取故障发生时刻。

本发明大型铸造起重机监测与故障报警系统，具有突出的实质性特点和显著的效果是：采取多源信息(振动、温度、电压、电流、电器开关量等)，全面地监测重要运行参数，提取故障特征，确定监测预警门限，可进行多参数的同步故障分析和综合判断。依据报警内容和显示的异常部位，维修人员可以很容易开展排障工作。

本发明大型铸造起重机监测与故障报警系统也可以应用在各种起重机上。特别适应于要求安全级别很高的大型冶金起重机。

附图说明

图1是本发明系统的总体框图。

图2是主起升减速器测点布置图。

图3是分析与诊断软件流程图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施方式。

如图1所示，本发明大型铸造起重机监测与故障报警系统。该系统由传感器、数据采集单元6、信号调理箱7、采集监测计算机8、计算机外置存储器9(黑匣子)及计算机相关软件组成。其中的传感器为：载荷传感器1、应变片2、振动传感器3、转速传感器4和温度传感器5。所述的各传感器与数据采集单元6、信号调理箱7、采集监测计算机8和计算机外置存储器9等信号的传输采用有线传输方式，通过高温屏蔽电缆直接将信号输入到放置在主梁或司机室内的信号调理与采集器。

该系统的有电流和电器开关量，各传感器所监测的信号有以下几个方面：

(1)转速：起重机高速轴转速信号；由安装在高速轴上的转速传感器给出；

(2)温度：减速器高速轴轴承温度信号及环境温度传感器；

(3)振动：减速器轴承振动加速度信号；

(4)应力：结构件应力(应变)信号；

(5)载荷：起重机载荷信号，由安装在起重机卷筒或定滑轮下的力传感器1获取；系统电信号由PLC接收。

该系统的各传感器的测点布置位置为：

如图2所示，大型铸造起重机的主起升减速器的测点布置。在主起升减速器的输入轴两轴承外圈出各设置一个温度传感器，在各个轴的轴承处(不包括隋轮)各设置一个加速度传感器，并安装在轴承座载荷区。(图2所示中测点布置图，只画出一面的布置，另一面对称布置(转速传感器除外))。其副起升减速器测点可参照主起升减速器布置，而结构件应力(应变)测点设置在主梁跨中主腹板上。

该系统所采用的信号调理箱主要功能和作用有：

(1)信号隔离；

(2)转速信号的调理放大；

(3)温度信号的调理放大；

(4)振动信号的程控滤波、放大和积分；

该系统所采用采集监测计算机主要功能和作用有：

(1)信号调理箱的程序控制(滤波、放大、采样参数等)；

(2)通过PCI数据采集卡接收转速，温度及振动信号；

(3)转速、振动及其频谱显示，温度信号趋势显示；

(4)温度及振动异常报警。

该系统所采用采集监测计算机相关软件：

使用的现有技术中的软件，主要有：计算机运行系统软件，如Win2000/XP，信号采集和处理软件，如DHDAS、LABVIEW等。

对于载荷、转速和温度的故障判断标准是预先设定以预警值，预警值的设定根据起重机的不同而设置不同值，而对于应力和振动的故障判断标准是预先设定预警值，以应力幅度和振动振动量的峰峰值或有效值为准。

如图3所示，监测计算机的分析与诊断软件流程。首先输入信号C(包括传感器采集的各种信号，其中：振动v、温度T、电压V、电流I、电器开关量w加速度a、位移s、转速n)，利用剖分运算，将信号分成奇、偶样本序列，利用偶样本来预测奇样本，利用偏差来更新信号。然后进行信号合并、运算，提取特征值，与正常值(或标准值)进行比较判断，若超限，即报警，若未超限，即返回。

该系统的计算机还配置外置存储器，外置存储器可实现对事故追忆。故障发生前后时刻的机组状态数据中包含着丰富的诊断信息，及时准确地获取故障发生时刻。外置存储器能够在线实时有效地记忆故障发生前后的监测信息，保证了该系统的可靠工作。

本系统通过开辟缓冲数据库存储最近60秒内数据，当轴承各测点振动量峰峰值或有效值超过预警值时，迅速存储报警前后60秒内的数据，以便进行事故追忆和故障分析诊断，为了防止报警数据存储过密，采用增长报警存储策略。振动趋势图能显示各轴承长期运行的状态变化情况，使操作人员全面掌握机组的运行状况。

Claims

1、一种大型铸造起重机监测与故障报警系统，包括传感器、数据采集单元(6)、信号调理箱(7)、采集监测计算机(8)及计算机相关软件；其特征是：该系统的计算机还配置有外置存储器(9)，其中：

a、该系统的各传感器所监测的信号有以下几个方面：

II.温度：减速器高速轴轴承温度信号及环境温度传感器；

III.振动：减速器轴承振动加速度信号；

IV.应力：结构件的应力或应变信号；

V.载荷：起重机载荷信号，由安装在起重机卷筒或定滑轮下的力传感器(1)获取；系统电信号由PLC接收；

b、该系统的各传感器的测点布置位置为：

2、依据权利要求1所述的大型铸造起重机监测与故障报警系统，其特征是所述的计算机相关软件还有监测计算机的分析与诊断流程，所述的监测计算机的分析与诊断流程为：

3、依据权利要求1所述的大型铸造起重机监测与故障报警系统，其特征是该系统的计算机还配置外置存储器，外置存储器在线实时有效地记录故障发生前后的监测信息。