CN115200699A - 一种适用于动力设备的振动监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于动力设备的振动监测系统，包括硬件平台和软件平台。硬件平台包括传感器、连接器、数采卡、主机箱、传感器、备用元件、备用元件更换装置等硬件构成。硬件平台中传感器、连接器、数采卡具有信号采集和信号传输及处理功能，负责将采集的模拟信号传输并转化为电信号便于后续处理。软件平台具有可视化的人机交互界面，能够管理硬件设备，并满足数据分析需求，通过参数选择与设定，得到所需分析结果，达到振动监测的目的，同时，软件平台还能够控制备用元件的自动更换。本发明的振动监测系统基于高精度检测仪器基础上实现，将硬件平台与软件平台结合，使振动监测更为方便和准确，提高了振动监测系统的实用性和精确性。

Description

一种适用于动力设备的振动监测系统

技术领域

本发明涉及设备振动监测技术领域，尤其是一种适用于动力设备的振动监测系统。

背景技术

动力设备是建筑物的重要组成部分，包括给水、排水、采暖、通风、空调、电气、电梯、通讯及楼宇智能化等设施设备。这些设备在工作时会产生振动，如果振动过大则会影响人们的生活和结构的安全。

动力设备在运行过程中，例如，隔振装置损坏或异常，会导致动力设备的振动加剧，影响到人们的生活的结构的安全。在破坏的早期，振动的变化不大，并不是人们肉眼可以区分出来的，从而导致破坏加剧，最终带来更大的损失。所以需要一种适用于动力设备的振动监测系统以对设备的振动进行长期监测。

传统的振动监测系统常常只能监测一种振动参数，并且当动力设备改变时，不能做出适当的调整，这导致监测系统的适用范围有限，且监测结果不够准确。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种适用于动力设备的振动监测系统，提高振动监测系统的精确性和实用性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种适用于动力设备的振动监测系统，振动监测系统包括：振动信号传感器，数采卡，用于连接振动信号传感器和数采卡的振动信号连接器，与数采卡通信连接的计算机，安装在计算机上的监控软件；

所述振动信号传感器用于采集动力设备振动数据的模拟信号；所述振动信号连接器用于接收振动信号传感器所采集的振动数据模拟信号并将振动数据模拟信号传输到数采卡上；所述数采卡用于将振动数据的模拟信号转变为数字信号，并将振动数据的数字信号发送给计算机；所述计算机上的监控软件用于根据振动数据的数字信号对动力设备的振动状态进行监测。

优选的，振动监测系统还包括：阶段信号传感器，用于连接阶段信号传感器和数采卡的阶段信号连接器；

所述阶段信号传感器用于采集动力设备运行数据的模拟信号；所述阶段信号连接器用于接收阶段信号传感器所采集的运行数据模拟信号并将运行数据模拟信号传输到数采卡上；所述数采卡用于将运行数据的模拟信号转变为数字信号，并将运行数据的数字信号发送给计算机；所述计算机上的监控软件用于根据运行数据的数字信号对动力设备的运行阶段进行监测。

优选的，所述监控软件根据动力设备的振动数据判断动力设备的振动状态是否发生异常，具体方法如下所示：

若某个振动数据的波动超过设定的波动要求，或某个振动数据超过设定的阈值，则表示动力设备的该振动数据发生异常，且动力设备的振动状态为异常。

优选的，所述监控软件根据动力设备的运行阶段进一步判断动力设备的振动状态是否发生异常，具体方法如下所示：

若某运行阶段内的某个振动数据超过预先设定的该运行阶段内的对应阈值，或某运行阶段内的某个振动数据的波动超过预先设定的该运行阶段内的对应波动要求，则表示动力设备在该运行阶段内的该振动数据发生异常，且动力设备的振动状态为异常。

优选的，所述振动信号传感器为频率传感器、加速度传感器、位移传感器、力传感器中的一种或多种；

所述频率传感器用于测量动力设备的振动频率，所述加速度传感器用于测量动力设备的振动加速度，所述位移传感器用于测量动力设备的振动位移，所述力传感器用于测量动力设备传递到基础上的激振力；

所述监控软件根据动力设备的振动频率、振动加速度、动力设备的振动位移、动力设备传递到基础上的激振力中的一种或多种振动数据，判断动力设备的振动状态是否异常。

优选的，所述阶段信号传感器为功率传感器，用于采集动力设备的运行功率；所述监控软件根据动力设备的运行功率确定动力设备的运行阶段。

优选的，振动监测系统还包括主机箱、报警器；

所述数采卡与主机箱相连接，主机箱内设有有线/无线通信模块，所述数采卡通过主机箱实现与计算机之间的信息交互；

所述计算机还与报警器相连接；所述监控软件还用于通过计算机向报警器发送控制信号，控制报警器对动力设备的异常振动状态进行报警。

优选的，所述监控软件中包括监测模块、设置模块，所述监测模块用于对监测结果进行显示；所述设置模块用于设置监测任务中的相关参数和传感器的采集状态。

优选的，振动监测系统还针对不同的振动异常原因预先在动力设备上设置有对应的备用元件，以及用于对备用元件进行自动更换的备用元件自动更换装置；

所述计算机还与备用元件自动更换装置相连接；所述监控软件还用于通过计算机向备用元件自动更换装置发送控制信号，控制备用元件自动更换装置对备用元件进行更换。

优选的，所述监控软件中包括数据统计模块；所述数据统计模块用于统计动力设备的各种异常振动数据和对应的异常原因，以及各种异常原因和对应的元件更换方案。

本发明的优点在于：

(1)本发明采用高性能硬件搭建硬件平台，基于计算机为硬件平台开发专用的应用软件，以实现振动监测系统的精准控制，从而实现精准监测动力设备振动状态的目的。

(2)本发明的硬件平台中，传感器与连接器相连，而连接器有多个接口，能够同时连接多个传感器，且传感器的种类可以人为调整。这样灵活的设置可以提高振动监测系统的实用性，当采用不同种类、多个传感器对设备的振动数据进行采集时，采集的数据更加全面，能更加准确的反应设备的振动状态。数采卡将连接器输入的模拟信号转变为计算机可以读取的数字信号，主机箱为传感器、数采卡等提供工作平台。高性能的硬件设施和更加全面的振动数据，可以提高振动监测系统的效率和精度，从而提高振动监测的准确性。

(3)本发明基于计算机开发监控软件，具有可视化的人机交互界面，管理硬件设备，并满足数据分析需求。软件平台通过人机交互界面可以对硬件平台精准控制，运行阶段设置、监测参数选择、采集设置等充分发挥硬件平台的性能，监测更加灵活和准确。硬件平台和软件平台相互协调，提高振动监测系统的实用性。

(4)本发明还预先设置了备用元件和备用元件自动更换装置，根据异常振动数据确定异常原因和元件更换方案，利用备用元件自动更换装置对备用元件进行更换，从而减轻了工人维修的负担，也使动力设备振动监测不仅有监测警报功能还有自动维护功能，实用性也更高。

附图说明

图1为一种适用于动力设备的振动监测系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

由图1所示，一种适用于动力设备的振动监测系统，包括：振动信号传感器1，用于连接振动信号传感器1和数采卡3的振动信号连接器2，阶段信号传感器6，用于连接阶段信号传感器6和数采卡3的阶段信号连接器7，数采卡3，与数采卡3相连接的主机箱8，与主机箱8通信连接的计算机4，安装在计算机4上的监控软件5，报警器9，备用元件10，备用元件自动更换装置11。

所述振动信号传感器1用于采集动力设备振动数据的模拟信号；所述振动信号连接器2用于接收振动信号传感器1所采集的振动数据模拟信号并将振动数据模拟信号传输到数采卡3上；

所述阶段信号传感器6用于采集动力设备运行数据的模拟信号；所述阶段信号连接器7用于接收阶段信号传感器7所采集的运行数据模拟信号并将运行数据模拟信号传输到数采卡3上；

所述数采卡3用于将运行数据的模拟信号转变为数字信号，并通过主机箱8将运行数据的数字信号发送给计算机4；所述计算机4上的监控软件5用于根据运行数据的数字信号对动力设备的运行阶段进行监测；

所述数采卡3用于将振动数据的模拟信号转变为数字信号，并通过主机箱8将振动数据的数字信号发送给计算机4；所述计算机4上的监控软件5用于根据振动数据的数字信号对动力设备的振动状态进行监测；

所述主机箱8用于为传感器、数采卡等硬件设备提供工作平台，且主机箱8内设有有线/无线通信模块，用于实现主机箱8与计算机4之间的信息交互。

所述监控软件5判断动力设备的振动状态是否发生异常，可采用以下两种方法：

第一种，根据动力设备的振动数据判断动力设备的振动状态是否发生异常，若某个振动数据的波动超过设定的波动要求，或某个振动数据超过设定的阈值，则表示动力设备的该振动数据发生异常，且动力设备的振动状态为异常；

第二种，结合动力设备的运行阶段和振动数据判断动力设备的振动状态是否发生异常，若某运行阶段内的某个振动数据超过预先设定的该运行阶段内的对应阈值，或某运行阶段内的某个振动数据的波动超过预先设定的该运行阶段内的对应波动要求，则表示动力设备在该运行阶段内的该振动数据发生异常，且动力设备的振动状态为异常。

本发明中采用第二种方法对动力设备的振动状态进行监测。

所述监控软件5还用于向报警器9发送控制信号，控制报警器对动力设备的异常振动状态进行报警。

本发明中针对不同的振动异常原因预先在动力设备上设置有对应的备用元件10，以及针对备用元件10设置有备用元件自动更换装置11，用于对备用元件10进行更换。

所述监控软件5还用于向备用元件自动更换装置11发送控制信号，控制备用元件自动更换装置11对备用元件10进行更换。

本发明中，所述振动信号传感器1为频率传感器、加速度传感器、位移传感器、力传感器中的一种或多种；所述频率传感器用于测量动力设备的振动频率，所述加速度传感器用于测量动力设备的振动加速度，所述位移传感器用于测量动力设备的振动位移，所述力传感器用于测量动力设备传递到基础上的激振力；其中，将加速度传感器设置于动力设备上，将位移传感器设置于动力设备的边缘上，将力传感器设置于隔振器的下方。

所述阶段信号传感器6包括功率传感器，用于采集动力设备的运行功率，所述监控软件5根据动力设备的运行功率确定动力设备的运行阶段。

所述监控软件5内设有各个运行阶段中的振动数据判断条件，监控软件5根据当前所处运行阶段中的振动数据判断条件，选择对当前所处运行阶段的动力设备的振动加速度、动力设备的振动位移、动力设备传递到基础上的激振力的一种或多种振动数据进行监测，判断动力设备的振动状态是否异常。

所述监控软件5具有可视化的人机交互界面，用于对所接收的数据信号和判断结果进行显示，以及用于设定相关判断的参数。

所述监控软件5还用于管理振动监测系统中的硬件设备，包括传感器、连接器即信号物理采集通道、数采卡；所述监控软件5用于确定连接器接口所连接的传感器类型和编号，以及用于控制传感器的采集状态。

本实施例中，以水泵作为动力设备，对其进行振动监测，振动信号传感器1仅选择加速度传感器一种，且本实施例选用S21C加速度传感器。将加速度传感器固定在动力设备的底板上，然后将加速度传感器与振动信号连接器2连接。将功率传感器与阶段信号连接器7连接，各个连接器与数采卡3连接，数采卡3插在主机箱8上，主机箱8为传感器1和数采卡3等提供工作平台。数采卡3将连接器发送的模拟信号转变为计算机可以读取的数字信号并输入到主机箱8中，主机箱8通过无线通信模块与计算机4连接，实现信息交互。

安装在计算机4上的监控软件5包含文件管理模块、设置模块、监测模块、数据统计模块、帮助模块。文件管理模块用于建立或调用监测任务；设置模块用于对监测任务的运行阶段、振动数据和传感器的采集状态进行设置；监测模块用于对监测结果进行显示，监测模块中实时显示当前所处阶段以及各个振动数据；数据统计模块用于统计动力设备的各种异常振动数据和对应的异常原因，以及统计各种异常原因和对应的元件更换方案；帮助模块用于查阅说明书。

监控软件5通过计算机4与主机箱8之间的信息交互把命令传到硬件平台，对硬件平台进行控制。硬件平台的数据通过计算机4与主机箱8之间的信息交互传入软件平台，由监控软件5进行分析监测，得到监测结果。

实施例二

基于实施例一所提供的一种适用于动力设备的振动监测系统，其监测方法，如下所示：

S1，在监控软件5的文件管理模块中建立某动力设备的监测任务，在监控软件5的设置模块中预先设置动力设备运行阶段，各个运行阶段的判断条件，各个运行阶段所需监测的振动数据，各个运行阶段中各个振动数据的数值范围，各个运行阶段各个传感器的采集状态；

S2，在动力设备运行过程中，监控软件5启动阶段信号传感器6即功率传感器，功率传感器采集动力设备的运行功率并依次通过阶段信号连接器7、数采卡3、主机箱8、计算机4实时发送给监控软件5，监控软件5根据动力设备的运行功率实时判断动力设备的运行阶段；同时，监控软件5根据动力设备的运行阶段实时启动不同的振动信号传感器1，采集对应运行阶段的振动数据，并依次通过振动信号连接器2、数采卡3、主机箱8、计算机4实时发送给监控软件5；如，在动力设备的启动阶段和关闭阶段启动加速度传感器、位移传感器、力传感器，采集动力设备的振动加速度、振动位移，以及动力设备传递到基础上的激振力；在动力设备的各个档位工作阶段启动频率传感器、加速度传感器、位移传感器、力传感器，采集动力设备的振动频率、振动加速度、振动位移，动力设备传递到基础上的激振力；

S3，在动力设备运行过程中，监控软件5还实时根据各个运行阶段的各个振动数进行振动状态的监测，若某运行阶段内的某个振动数据超过预先设定的该运行阶段内的对应阈值，或某运行阶段内的某个振动数据的波动超过预先设定的该运行阶段内的对应波动要求，则表示动力设备在该运行阶段内的该振动数据发生异常，且动力设备的振动状态为异常；

S4，若动力设备处于正常振动状态时，则监测模块显示所测得得各个振动数据与对应阈值的对比图；

若动力设备处于处于异常振动状态时，则监控软件5控制报警器9进行报警；监测模块显示发生异常的振动数据，同时根据数据统计模块中所统计的各种异常振动数据和对应的异常原因，显示本次异常振动数据所对应的异常原因；

S5，监控软件5根据数据统计模块中所统计的各个异常原因和对应的元件更换方案，查找本次异常原因所对应的元件更换方案，根据对应的元件更换方案控制备用元件自动更换装置11对备用元件10进行更换，解决本次振动异常，对动力设备进行自动维护；

S6，数据统计模块记录本次异常振动数据和对应的本次异常原因、对应的元件更换方案。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于动力设备的振动监测系统，其特征在于，振动监测系统包括：振动信号传感器(1)，数采卡(3)，用于连接振动信号传感器(1)和数采卡(3)的振动信号连接器(2)，与数采卡(3)通信连接的计算机(4)，安装在计算机(4)上的监控软件(5)；

所述振动信号传感器(1)用于采集动力设备振动数据的模拟信号；所述振动信号连接器(2)用于接收振动信号传感器(1)所采集的振动数据模拟信号并将振动数据模拟信号传输到数采卡(3)上；所述数采卡(3)用于将振动数据的模拟信号转变为数字信号，并将振动数据的数字信号发送给计算机(4)；所述计算机(4)上的监控软件(5)用于根据振动数据的数字信号对动力设备的振动状态进行监测。

2.根据权利要求1所述的一种适用于动力设备的振动监测系统，其特征在于，振动监测系统还包括：阶段信号传感器(6)，用于连接阶段信号传感器(6)和数采卡(3)的阶段信号连接器(7)；

所述阶段信号传感器(6)用于采集动力设备运行数据的模拟信号；所述阶段信号连接器(7)用于接收阶段信号传感器(6)所采集的运行数据模拟信号并将运行数据模拟信号传输到数采卡(3)上；所述数采卡(3)用于将运行数据的模拟信号转变为数字信号，并将运行数据的数字信号发送给计算机(4)；所述计算机(4)上的监控软件(5)用于根据运行数据的数字信号对动力设备的运行阶段进行监测。

3.根据权利要求1所述的一种适用于动力设备的振动监测系统，其特征在于，所述监控软件(5)根据动力设备的振动数据判断动力设备的振动状态是否发生异常，具体方法如下所示：

若某个振动数据的波动超过设定的波动要求，或某个振动数据超过设定的阈值，则表示动力设备的该振动数据发生异常，且动力设备的振动状态为异常。

4.根据权利要求2所述的一种适用于动力设备的振动监测系统，其特征在于，所述监控软件(5)根据动力设备的运行阶段进一步判断动力设备的振动状态是否发生异常，具体方法如下所示：

若某运行阶段内的某个振动数据超过预先设定的该运行阶段内的对应阈值，或某运行阶段内的某个振动数据的波动超过预先设定的该运行阶段内的对应波动要求，则表示动力设备在该运行阶段内的该振动数据发生异常，且动力设备的振动状态为异常。

5.根据权利要求1或3所述的一种适用于动力设备的振动监测系统，其特征在于，所述振动信号传感器(1)为频率传感器、加速度传感器、位移传感器、力传感器中的一种或多种；

所述频率传感器用于测量动力设备的振动频率，所述加速度传感器用于测量动力设备的振动加速度，所述位移传感器用于测量动力设备的振动位移，所述力传感器用于测量动力设备传递到基础上的激振力；

所述监控软件(5)根据动力设备的振动频率、振动加速度、动力设备的振动位移、动力设备传递到基础上的激振力中的一种或多种振动数据，判断动力设备的振动状态是否异常。

6.根据权利要求2或4所述的一种适用于动力设备的振动监测系统，其特征在于，所述阶段信号传感器(6)为功率传感器，用于采集动力设备的运行功率；所述监控软件(5)根据动力设备的运行功率确定动力设备的运行阶段。

7.根据权利要求1或2所述的一种适用于动力设备的振动监测系统，其特征在于，振动监测系统还包括主机箱(8)、报警器(9)；

所述数采卡(3)与主机箱(8)相连接，主机箱(8)内设有有线/无线通信模块，所述数采卡(3)通过主机箱(8)实现与计算机(4)之间的信息交互；

所述计算机(4)还与报警器(9)相连接；所述监控软件(5)还用于通过计算机(4)向报警器(9)发送控制信号，控制报警器对动力设备的异常振动状态进行报警。

8.根据权利要求1～4任意一项所述的一种适用于动力设备的振动监测系统，其特征在于，所述监控软件(5)中包括监测模块、设置模块，所述监测模块用于对监测结果进行显示；所述设置模块用于设置监测任务中的相关参数和传感器的采集状态。

9.根据权利要求1～4任意一项所述的一种适用于动力设备的振动监测系统，其特征在于，振动监测系统还针对不同的振动异常原因预先在动力设备上设置有对应的备用元件(10)，以及用于对备用元件(10)进行自动更换的备用元件自动更换装置(11)；

所述计算机(4)还与备用元件自动更换装置(11)相连接；所述监控软件(5)还用于通过计算机(4)向备用元件自动更换装置(11)发送控制信号，控制备用元件自动更换装置(11)对备用元件(10)进行更换。

10.根据权利要求9任意一项所述的一种适用于动力设备的振动监测系统，其特征在于，所述监控软件(5)中包括数据统计模块；所述数据统计模块用于统计动力设备的各种异常振动数据和对应的异常原因，以及各种异常原因和对应的元件更换方案。

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