CN106907347A - 一种轴流式风机叶片嵌入式无线测振系统 - Google Patents
一种轴流式风机叶片嵌入式无线测振系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106907347A CN106907347A CN201710309979.4A CN201710309979A CN106907347A CN 106907347 A CN106907347 A CN 106907347A CN 201710309979 A CN201710309979 A CN 201710309979A CN 106907347 A CN106907347 A CN 106907347A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- sensor
- axial fan
- blade
- data
- 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.)
- Pending
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 102000001253 Protein Kinase Human genes 0.000 claims abstract description 3
- 108060006633 protein kinase Proteins 0.000 claims abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 3
- 238000009532 heart rate measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims 1
- 238000013144 data compression Methods 0.000 claims 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 claims 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 2
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
Abstract
本发明涉一种轴流式风机叶片嵌入式无线测振系统，该装置轴流式风机嵌入式无线测振系统由轴流式通风机单元Ⅰ,上位机单元Ⅱ和下位机单元Ⅲ三个部分组成。被监测对象是轴流式通风机单元Ⅰ上的叶片8。系统的上位机包括计算机、电源等，计算机中需安装Labview虚拟仪器软件，上位机完成各种复杂的数据处理及对下位机的控制。下位机采用基于ARM处理器的单片机进行数据采集和装置控制，将测试传感器采集到的信号经信号调理，以无线传输方式发送给上位机。下位机主要包含基于振动信号测试的测试传感器、信号调理模块、信号发射和信号接收装置等部分组成。测试传感器主要采用电涡流式位移传感器、磁电式速度传感器；信号调理部分包含信号放大、滤波、A/D转换后变为数字信号；信号发射和接收装置是进行无线信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴流式风机嵌入式无线测振系统，适用与对轴流风式机振动信号进行在线监测的一种。
技术背景
风机是一种将原动机的机械能转换为输送气体的机械，旋转叶片作为风机设备中的核心部件，在实际工作中承受极其复杂的激振力，叶片很容易发生振动，从而导致疲劳，甚至出现裂纹、折断等故障，造成严重安全事故 因此，要保证旋转机械高效、安全、无故障运行，叶片振动监测技术是不可或缺的重要手段 。
本发明针对风机上产生的振动进行在线监测，了解风机工况，以期对风机转子叶片裂纹故障做出早期监测和诊断。常规的通风机监测模式需要大量的布线，安装与维护非常麻烦，因此本发明设计的嵌入式无线测振在硬件方面引入了嵌入式平台和无线发射接收，降低成本的同时提升了系统整体的可靠性。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提出一种轴流式风机叶片嵌入式无线测振系统，适用与对轴流风机进行故障诊断的一种监测。
技术方案：本发明的轴流式风机嵌入式无线测振，包括硬件和软件两部分，系统的硬件部分包括计算机、信号采集卡、信号调理模块、传感器以及给传感器的供电系统等。系统的上位机包括计算机、电源等，计算机中需安装Labview虚拟仪器软件。系统的软件部分主要由Labview编写的数据采集、信号处理以及信号分析组成。采用单片机作为下位机单元（Ⅲ）来进行数据采集和装置控制。采集到的数据进行进一步分析和处理的工作由功能强大的主控PC机来完成。因此PC机和单片机之间有大量的数据交换。下位机单元（Ⅲ）包含传感器、传感器的供电系统、信号前置调理器、数据采集卡等。系统的软件部分主要由Labview编写的数据采集模块、信号分析处理模块组成。
结合图1，数据采集平台主要振动的测量是基于虚拟仪器的动态信号采集分析系统进行的，各传感器的输出信号通过信号调电路后通过采集器转化为数字信号。以上测量仪器组成以采集器、传感器前置调理器和信号放大器为主要部件的信号采集转换系统，该系统集增益、滤波、多路开关、采样保持电路、A/D转换器、存储器以及逻辑控制电路等功能于一体，为实验提供了良好的基础。
有益效果：本发明将虚拟仪器技术应用于传统测试仪器，实现仪器的虚拟化，将不同功能的模块组合成满足要求的专业功能仪器。随着相关软硬件研究和发展，虚拟仪器以软件替代硬件，其移值、改进和功能扩展方便，既缩短研发周期，又节约成本，具有很好的实用价值和经济价值，在仪器智能化和网络化等方面将会有更广阔的前景。因此，本发明以对旋式轴流通风机为研究对象，从风机振动特性入手探索风机工作性能与振动特性的关系，研究通过监测多个风机部件运行状态和叶片工作的状态的振动特性，为叶轮机械的振动、噪声问题的理论分析与控制方法提供理论依据和新思路，同时对于叶轮机械状态的监测、预测及叶轮机械的非接触测量方法有重要的意义。本发明结构简单紧凑，易于装卸，体积小，可靠性高。
附图说明
图1 系统总体设计结构图。
图2轴流式通风机单元。
图3上位机单元信号发射图。
图4下位机单元信号处理示意图。
图5振动信号分析原理图。
图6下位机单元系统软件流程图。
图中：Ⅰ-轴流式通风机单元；Ⅱ-上位机单元；Ⅲ-下位机单元；1-风机筒；2，3，4-叶尖定时传感器；5-横梁；6-用于固定叶根同步传感器；7-转速同步传感器；8-叶片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实例作进一步的描述：本发明针对旋式轴流通风机叶片振动实验所需的工作，设计对旋式轴流式通风机嵌入式无线测振，选择合适传感器与采集器，建立风机叶片振动的采集系统和测量方案并进行实验，对通风机的振动特性进行测量，获得振动特性曲线。
结合图1，本发明包括轴流式通风机单元Ⅰ，上位机单元Ⅱ，下位机单元Ⅲ三部分组成。
结合图4，下位机单元Ⅲ部分，主要包含基于振动信号测试的测试传感器、信号调理模块、信号发射和信号接收装置等部分组成。利用叶尖间隙及定时测量的非接触旋转叶片测振技术来监测叶片、叶轮的运行参数，而且不会改变叶片原有的振动特性，能同时监测整级叶片的振动情况，且准备工作少，安装简单。通过对叶片振动的监测，可以计算出叶片在运行过程中的应力幅值，由此可以进行叶片疲劳寿命的预测。
具体实施方案是利用叶尖定时传感器2，3，4对叶片振动进行非接触式测量，传感器布置结合图2所示，即叶尖定时传感器2，3，4安装在风机相对静止的外壳上，利用传感器感受它在它前面通过的旋转叶片所产生的脉冲信号。同时另设一转速同步传感器7产生转速同步脉冲，用于监测风机的转速，同时作为其它传感器的同步信号。在叶片根部设置一叶根同步传感器6，主要用作测量叶尖扰动的同步信号，达到尽量减小风机转速不均匀引起的测量误差，如果风机转速均匀，则叶尖过叶尖定时传感器的时间可直接相对转速同步脉冲测量。
测量原理结合图5如果叶片发生振动，叶片的端部相对于转动方向将会向前或向后偏移，这样就引起脉冲到达时间的改变，从而计算出叶片振动的振幅，对叶片振幅序列的时间序列进行变换，并进行一些必要的数据处理即可确定叶片的实际振动频率。
结合图6软件流程图，下位机软件部分是系统的主要部分，用来完成接收上位机发出的采集开始、暂停、结束等命令，并转发给采集电路、信号调理电路、管理数据的传输、存储等任何。
本发明采用无线方式传输，实现了数据的远距离传输。结合图1数据采集单片机和无线接收单片机之间采用无线通讯：单片机与无线模块通过串口相连，采集到的数据经过单片机软件编码后，由无线发射模块发射；结合图4，上位机部分利用无线接收模块接收到数据，经过单片机软件解码后，数据由串行方式传输到PC机，再利用Labview软件对所采集到的信号进行数据处理。
Claims (7)
1.一种轴流式风机嵌入式无线测振系统，其特征在于：轴流式风机嵌入式无线测振系统由轴流式通风机单元Ⅰ，及上位机单元Ⅱ和下位机单元Ⅲ三个部分组成；被监测对象是轴流式通风机单元Ⅰ上的叶片（8）；系统的上位机单元Ⅱ包括计算机、电源等，计算机中需安装Labview虚拟仪器软件；系统的软件部分主要由Labview编写的数据采集、信号处理以及信号分析组成；采用单片机作为下位机单元Ⅲ来进行数据采集和装置控制；采集到的数据进行进一步分析和处理的工作由功能强大的主控PC机来完成；因此PC机和单片机之间有大量的数据交换；下位机单元Ⅲ包含传感器、传感器的供电系统、信号调理模块、基于ARM处理器的单片机等。
2.根据权利要求1所述的轴流式风机嵌入式无线测振装置，其特征在于：该装置的下位机单元Ⅲ主要完成数据信号的采集、信号调理、A/D转换、数据压缩及数据发送；下位机单元Ⅲ完成数据信号的接收并传送到PC机上，以便进行数据处理。
3.根据权利要求1所述的轴流式风机嵌入式无线测振装置，其特征在于：被监测系统由风机筒（1），叶片（8）组成；当叶片（8）在风机筒（1）中旋转时，叶片（8）经过叶尖定时传感器(2)(3)(4)，使叶尖定时传感器(2)(3)(4)产生信号。
4.根据权利要求1所述的轴流式风机嵌入式无线测振装置，其特征在于：振动测量系统的传感器包括叶尖定时传感器(2)(3)(4)、横梁（5）用于固定叶根同步传感器(6)和转速同步传感器(7);转速同步传感器(7)产生转速同步脉冲，用于监测风机的转速，同时作为其它传感器的同步信号，叶根同步传感器(6)采用磁电式传感器，主要用作测量叶尖扰动的同步信号，达到尽量减小风机转速不均匀引起的测量误差，如果风机转速均匀，则叶尖过叶尖定时传感器(2)(3)(4)的时间可直接相对转速同步脉冲测量。
5.根据权利要求1所述的轴流式风机嵌入式无线测振装置，其特征在于：叶尖过叶尖定时传感器(2)(3)(4)发出的信号转入调理电路而被后续处理，前期处理模块主要包括前置处理单元和基于ARM处理器的单片机，前置单元与传感器类型对应，相互之间可串联接入，前置单元的的主要作用是接收并处理传感器信号，并将模拟信号转换成脉冲信号传输到采集卡，单片机的主要作用则是对脉冲信号进行模数转换，然后由无线发射模块发送。
6.根据权利要求1所述的轴流式风机嵌入式无线测振装置，其特征在于：上位机单元Ⅱ与下位机单元Ⅲ的通讯采用无线通，将采集到的振动信号打包送到无线模块进行信号调制和功率放大等操作后，将数据无线发送到接收端的无线模块进行解调等操作后，通过基于ARM处理器的单片机进行电平转换，进而达到与上位机通信的目的，从而实现无线传输功能。
7.根据权利要求1所述的轴流式风机嵌入式无线测振装置，其特征在于：开发的采集系统软件安装在便携计算机上，由它实时地控制系统检测和数据采集过程，从而实现检测的智能化，测量数据在计算机上直观显示，将振动信号结果在Labview中进行可视化处理，软件后处理模块整合了多种辨识算法可用于叶尖定时信号的处理，实现多级叶片振动位移信号的实时显示和离线数据分析处理等功能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710309979.4A CN106907347A (zh) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | 一种轴流式风机叶片嵌入式无线测振系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710309979.4A CN106907347A (zh) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | 一种轴流式风机叶片嵌入式无线测振系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106907347A true CN106907347A (zh) | 2017-06-30 |
Family
ID=59210225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710309979.4A Pending CN106907347A (zh) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | 一种轴流式风机叶片嵌入式无线测振系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106907347A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110529200A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-12-03 | 天津大学 | 一种嵌入式汽轮机叶片健康监测系统 |
| CN111323190A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-06-23 | 北京化工大学 | 一种旋转叶片五维度振动的测量方法和测量装置 |
| CN113294372A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-24 | 苏州海豚环保节能科技有限公司 | 一种多级可变频式无轴风机的控制方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102735326A (zh) * | 2011-04-14 | 2012-10-17 | 中国特种设备检测研究院 | 一种烟气轮机叶片振动实时在线监测装置 |
| CN103063428A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-04-24 | 国电联合动力技术有限公司 | 一种风机叶片模态参数的无线监测系统以及方法 |
| CN204402954U (zh) * | 2015-01-09 | 2015-06-17 | 北京锦源汇智科技有限公司 | 监测风机运行状态的装置 |
| CN105973448A (zh) * | 2016-02-02 | 2016-09-28 | 南京航空航天大学 | 一种旋转叶片振动测量方法与系统 |
| CN106525225A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-03-22 | 南京理工大学 | 基于嵌入式计算机和采集卡的风力发电机组监测设备和方法 |
| CN207420937U (zh) * | 2017-05-05 | 2018-05-29 | 河南理工大学 | 一种轴流式风机叶片嵌入式无线测振装置 |
-
2017
- 2017-05-05 CN CN201710309979.4A patent/CN106907347A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102735326A (zh) * | 2011-04-14 | 2012-10-17 | 中国特种设备检测研究院 | 一种烟气轮机叶片振动实时在线监测装置 |
| CN103063428A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-04-24 | 国电联合动力技术有限公司 | 一种风机叶片模态参数的无线监测系统以及方法 |
| CN204402954U (zh) * | 2015-01-09 | 2015-06-17 | 北京锦源汇智科技有限公司 | 监测风机运行状态的装置 |
| CN105973448A (zh) * | 2016-02-02 | 2016-09-28 | 南京航空航天大学 | 一种旋转叶片振动测量方法与系统 |
| CN106525225A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-03-22 | 南京理工大学 | 基于嵌入式计算机和采集卡的风力发电机组监测设备和方法 |
| CN207420937U (zh) * | 2017-05-05 | 2018-05-29 | 河南理工大学 | 一种轴流式风机叶片嵌入式无线测振装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110529200A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-12-03 | 天津大学 | 一种嵌入式汽轮机叶片健康监测系统 |
| CN110529200B (zh) * | 2019-07-11 | 2023-11-07 | 天津大学 | 一种嵌入式汽轮机叶片健康监测系统 |
| CN111323190A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-06-23 | 北京化工大学 | 一种旋转叶片五维度振动的测量方法和测量装置 |
| CN111323190B (zh) * | 2020-04-13 | 2021-01-12 | 北京化工大学 | 一种旋转叶片五维度振动的测量方法和测量装置 |
| CN113294372A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-24 | 苏州海豚环保节能科技有限公司 | 一种多级可变频式无轴风机的控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102102629B (zh) | 一种风电机组在线数据采集与分析装置 | |
| CN102507205B (zh) | 一种检测航空发动机风扇叶片颤振故障的方法 | |
| CN106907347A (zh) | 一种轴流式风机叶片嵌入式无线测振系统 | |
| CN103884371B (zh) | 基于wia‑pa无线振动仪表的故障诊断装置及方法 | |
| CN102564789B (zh) | 挖掘机综合性能测试系统 | |
| CN109724791A (zh) | 一种智能化振动分析及故障诊断装置及其工作方法 | |
| CN102095548A (zh) | 液体滑动轴承全周润滑膜压力无线监测方法 | |
| CN110686764A (zh) | 基于全相位差分原理的恒速叶片异步振动频率测量方法 | |
| CN108827536A (zh) | 一种组合回转系装配在线动平衡检测系统及检测方法 | |
| CN202075392U (zh) | 一种电动机综合状态监测系统 | |
| CN204900220U (zh) | 一种液环泵运行实时监测系统 | |
| CN103759686A (zh) | 自动盘车轴线测量装置及其测量方法 | |
| CN203117391U (zh) | 一种风力发电机状态监控与智能分析系统 | |
| CN105508146B (zh) | 风力发电机组的偏航测试系统 | |
| CN207420937U (zh) | 一种轴流式风机叶片嵌入式无线测振装置 | |
| CN201156077Y (zh) | 一种基于计算机的马达测试装置 | |
| CN203745076U (zh) | 便携式无线通讯式双馈风电机组齿轮箱振动测试装置 | |
| CN106525225A (zh) | 基于嵌入式计算机和采集卡的风力发电机组监测设备和方法 | |
| CN201600439U (zh) | 基于虚拟仪器和无线传感器网络的发电机状态监测系统 | |
| RU2688629C1 (ru) | Цифровой бесконтактный многоканальный телеметрический комплекс | |
| CN105909479B (zh) | 应用于风力发电机组偏航控制性能测试的数据采集装置 | |
| CN112304661A (zh) | 一种设备工作状态智能监测装置及监测方法 | |
| CN204064652U (zh) | 一种大功率离合器性能测试系统 | |
| CN112859725B (zh) | 一种厂房设备状态特征信号监测系统 | |
| CN105182131A (zh) | 通用测试平台及测试方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |