CN202471437U

CN202471437U - 一种便携式故障诊断系统

Info

Publication number: CN202471437U
Application number: CN2012200689063U
Authority: CN
Inventors: 胡汉辉; 谭青; 谭爱平; 段傲霜
Original assignee: Hunan Industry Polytechnic
Current assignee: Hunan Industry Polytechnic
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2022-02-28

Abstract

本实用新型公开了一种便携式故障诊断系统，包括传感器组、前置电路、信号处理电路、数据采集卡、USB微控制器、工控机、输入装置和输出装置，传感器组、前置电路、信号处理电路、数据采集卡、USB微控制器和工控机依次串联，输入装置和输出装置分别连接至工控机，本实用新型的技术效果在于，通过采用较为轻便的USB硬件电路，本实用新型实现了现有大型监测系统的功能，并具备较好的通用性，适于大范围推广使用。

Description

一种便携式故障诊断系统

技术领域

本实用新型涉及一种便携式故障诊断系统。

背景技术

机械设备的状态监测与故障诊断技术已成为工程技术人员研究的重要课题之一。基于台式计算机或工控机开发的在线监测诊断系统，主要针对特定的大型关键设备，监测功能齐全，并具有较强的分析与诊断功能。然而，由于基于台式机的监测诊断系统较为笨重，不易携带，虽然针对性较强但不够灵活，在使用上受到一定限制。同时由于设备的故障信号是非常重要的资源，它不仅是对设备进行故障诊断的依据，而且是基于时序分析、神经网络等现代故障诊断技术中建立模型的重要数据。对于中、小型非关键机械设备和一些不便安装永久性的在线监测系统的大型设备，迫切需要一种对某一类或某几类机械设备具有一定通用性，且体积小、便于携带的便携式状态监测与故障诊断系统。

发明内容

为了解决现有机械设备的状态监测设备过于笨重的技术问题，本实用新型提供一种更为轻便的便携式故障诊断系统。

为了实现上述技术效果，本实用新型的技术方案是，一种便携式故障诊断系统，包括传感器组、前置电路、信号处理电路、数据采集卡、USB微控制器、工控机、输入装置和输出装置，所述的传感器组、前置电路、信号处理电路、数据采集卡、USB微控制器和工控机依次串联，所述的输入装置和输出装置分别连接至工控机。

所述的一种便携式故障诊断系统，所述的传感器组包括电涡流传感器和加速度传感器，所述的电涡流传感器和加速度传感器分别连接至前置电路。

所述的一种便携式故障诊断系统，所述的前置电路包括前置放大器和电荷放大器，所述的前置放大器的输入端连接至电涡流传感器，输出端连接至信号处理电路，电荷放大器的输入端连接至加速度传感器，输出端连接至信号处理电路。

所述的一种便携式故障诊断系统，所述的数据采集卡为A/D采样数据卡，A/D采样数据卡通过FIFO接口连接USB微控制器CY7C68013A。

所述的一种便携式故障诊断系统，所述的USB微控制器为CY7C68013A芯片，微控制器CY7C68013A芯片通过USB接口连接工控机。

所述的一种便携式故障诊断系统，所述的输入装置为键盘。

所述的一种便携式故障诊断系统，所述的输出装置包括显示器、打印机和报警器，所述的显示器、打印机和报警器分别与工控机连接。

本实用新型的技术效果在于，通过采用较为轻便的USB硬件电路，本实用新型实现了现有大型监测系统的功能，并具备较好的通用性，适于大范围推广使用。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路连接示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型包括传感器组、前置电路、信号处理电路、数据采集卡、工控机、输入装置和输出装置，传感器组、前置电路、信号处理电路、数据采集卡、工控机依次串联，输入装置和输出装置分别连接至工控机。传感器组包括电涡流传感器和加速度传感器，电涡流传感器和加速度传感器分别连接至前置电路。前置电路包括前置放大器和电荷放大器，前置放大器的输入端连接至电涡流传感器，输出端连接至信号处理电路，电荷放大器的输入端连接至加速度传感器，输出端连接至信号处理电路。数据采集卡为A/D采样数据卡，A/D采样数据卡通过FIFO接口连接USB微控制器CY7C68013APCI，微控制器CY7C68013A芯片通过USB接口连接工控机。输入装置为键盘。输出装置包括显示器、打印机和报警器，显示器、打印机和报警器分别与工控机连接。

本实用新型主要用于在旋转机械中，由于转子是旋转机械设备的核心部件，该部件的运转正常与否，直接决定了设备能否正常工作。旋转机械中70％的故障都和转子组件有关，对大机组而言更是如此。其它部位发生故障的概率较小。因此，对于大型旋转设备而言信号的采集主要是转子振动信息的采集。

不过，转子振动和其它部件的振动是有联系的，转子通过轴承支撑在轴承座上，构成转子——支承系统，支承的动力性能对转子振动有极大影响，轴承座振动过大也是不允许的。所以，通常轴承座也是主要的信息采集处。实际上，由于检测转子轴的振动往往要比测量轴承座内座或外壳的振动需要更高的监测条件和技术，其中最基本的条件就是合理的安装传感器，因为测量转子振动的非接触式传感器，安装前一般需要加工设备外壳，保证传感器与轴颈之间没有其他物体。在高速大型旋转机械设备上，传感器的安装位置往往是制造时留下的，目的是对设备实行连续监视，而对于低速中、小型设备来说，一般不具备这种条件。在这种情况下可选择在机壳上或轴承座上放置传感器进行测试。所以对于旋转机械设备来说，能测量转子就最好尽可能测量转子，在不具备条件时可采取测量外壳或轴承座等措施。

旋转机械振动信息的采集，一般应在水平、垂直和轴向三个方向进行，因为不同故障在不同的测试方向上敏感程度是不同的，例如不平衡故障一般在水平方向，松动主要反映在垂直方向，而不对中的轴向振动较大。

应该注意的是测点的选择应在振动比较敏感的位置，而且测点一经确定，就要在同一点测量，测点的偏移将导致测量值的极大误差。对于大型旋转设备，在进行测点布置时，要兼顾经济、效率等方面的要求，以能够捕捉机组的故障为前提，合理安排测点。振动信号要转换成容易传送、保存、分析的电平信号失真个系统的基础。传感器就是完成这一环节的元器件。为了达到较好的监测与故障诊断效果，又要考虑到较好的性价比，本实施例中采用了11个传感器，采集整个机组上的11处振动信号。这11处振动信号基本上可以把机组的故障表示出来。

本实用新型的电涡流传感器测得振动位移信号，提供旋转轴相对轴承座的位移，加速度传感器为压电式传感器，用于测得振动加速度信号，提供轴承座的绝对振动信号，前置放大器传感器提供电源并消除偏置电压。电荷放大器用于对信号进行比例放大以及低通滤波，并且提供过载保护功能。本实施例中的A/D采样数据卡由抗混叠滤波器MAX291、MAX7426和AD转换芯片MAX197组成。MAX291是8阶低通巴特沃思开关电容滤波器，转折频率由时钟频率控制，变化范围为0.1HZ-25kHZ，MAX7426是低功耗、5阶低通椭圆开关电容滤波器，转折频率可调范围为1HZ-12kHZ，均具有固定的归一化频率响应；12位8通道AD转换芯片MAX197，具有12位分辨率，1/2LSB非线性误差6μs转换时间，100ksps采样速率。工控机采用研祥工控机/IPC-810，用于对采集到的信号进行相应的处理、保存和分析。

Claims

1.一种便携式故障诊断系统，其特征在于，包括传感器组、前置电路、信号处理电路、数据采集卡、USB微控制器、工控机、输入装置和输出装置，所述的传感器组、前置电路、信号处理电路、数据采集卡、USB微控制器和工控机依次串联，所述的输入装置和输出装置分别连接至工控机。

2.根据权利要求1所述的一种便携式故障诊断系统，其特征在于，所述的传感器组包括电涡流传感器和加速度传感器，所述的电涡流传感器和加速度传感器分别连接至前置电路。

3.根据权利要求2所述的一种便携式故障诊断系统，其特征在于，所述的前置电路包括前置放大器和电荷放大器，所述的前置放大器的输入端连接至电涡流传感器，输出端连接至信号处理电路，电荷放大器的输入端连接至加速度传感器，输出端连接至信号处理电路。

4.根据权利要求1所述的一种便携式故障诊断系统，其特征在于，所述的数据采集卡为A/D采样数据卡，A/D采样数据卡通过FIFO接口连接USB微控制器CY7C68013A。

5.根据权利要求1所述的一种便携式故障诊断系统，其特征在于，所述的USB微控制器为CY7C68013A芯片，微控制器CY7C68013A芯片通过USB接口连接工控机。

6.根据权利要求1所述的一种便携式故障诊断系统，其特征在于，所述的输入装置为键盘。

7.根据权利要求1所述的一种便携式故障诊断系统，其特征在于，所述的输出装置包括显示器、打印机和报警器，所述的显示器、打印机和报警器分别与工控机连接。