CN208537169U - 一种滚动轴承远程监测与诊断装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种滚动轴承远程监测与诊断装置，属于轴承故障诊断领域，本实用新型包括滚动轴承、两个加速度计、红外温度传感器、声发射传感器、涡流检测仪、模数转换器Ⅰ、信号采集处理器Ⅰ、模数转换器Ⅱ、信号采集处理器Ⅱ、控制器Ⅰ、控制器Ⅱ、现场PC机Ⅰ、远程PC机Ⅱ、电源；本实用新型用于解决滚动轴承监测与诊断时漏判故障、维护成本高的问题，本实用新型通过对静态滚动轴承进行涡流检测，对动态滚动轴承进行声波信号、振动信号、温度信号联合检测，并对振动信号采用全矢谱技术进行检测，使该装置能够更加实时、全面、有效的检测滚动轴承的状态，以便对设备进行维护，保证生产的安全进行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种滚动轴承远程监测与诊断装置，属于轴承故障诊断领域。
背景技术
各种机械设备在人类社会中提供了强大动力，而滚动轴承广泛应用于旋转机械中，是旋转机械的重要零部件之一也是易损部件之一，滚动轴承的运行状态直接影响设备的性能与效率，那么对滚动轴承的实时诊断与评估就成为了亟需解决的问题。为了保证生产的安全进行，一般企业会只使用振动信号来作为判断轴承状态的信号，该方法在噪音多时可能淹没掉故障信号，容易造成故障的漏判。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种滚动轴承远程监测与诊断装置，用于解决滚动轴承监测与诊断时漏判故障、维护成本高的问题。
本实用新型技术方案是：一种滚动轴承远程监测与诊断装置，包括滚动轴承、两个加速度计、红外温度传感器、声发射传感器、涡流检测仪、模数转换器Ⅰ、信号采集处理器Ⅰ、模数转换器Ⅱ、信号采集处理器Ⅱ、控制器Ⅰ、控制器Ⅱ、现场PC机Ⅰ、远程PC机Ⅱ、电源；
所述两个加速度计、红外温度传感器、声发射传感器、涡流检测仪分别安装在滚动轴承上，所述两个加速度计的输出端分别与模数转换器Ⅰ的输入端连接，所述红外温度传感器的输出端与信号采集处理器Ⅰ的输入端连接，所述声发射传感器的输出端与模数转换器Ⅱ的输入端连接，所述涡流检测仪的输出端与信号采集处理器Ⅱ的输入端连接，所述模数转换器Ⅰ、信号采集处理器Ⅰ、模数转换器Ⅱ、信号采集处理器Ⅱ的输出端均通过SPI接口与控制器Ⅰ的输入端相连，所述控制器Ⅰ的输出端与控制器Ⅱ的输入端相连，所述控制器Ⅱ的输出端与现场PC机Ⅰ的输入端相连，所述现场PC机Ⅰ通过网络将信号传输到远程PC机Ⅱ中进行分析，所述电源与控制器Ⅰ连接。
所述两个加速度计分别固定安装在滚动轴承水平、垂直方向上。
所述模数转换器Ⅰ的型号为AD1672，该转化器片上含有四个高性能采样保持放大器和四个闪烁式ADC及电压基准，它具有宽频带输入、单电源供电、低功耗的特点。
所述控制器Ⅰ的型号为STM32F103V8，能够保证装置的高速运行与低功耗，完成系统所需的数据接收、数据打包。
所述红外温度传感器的型号为SMTIR9901。
所述声发射传感器的型号为PXR30。
所述涡流检测仪的型号为DEA-ET02。
所述控制器Ⅱ为WIFI控制器ESP8266，采用了TCP/IP协议，芯片体积小、成本低、传输稳定，且可以降低控制复杂度，适用于在复杂环境的工业生产中。
所述模数转换器Ⅱ的型号为TM7707。
所述两个加速度计2为ADXL345，具有超低功耗、分别率高（13位）的优点，其输出数据为十六位补码格式，可通过SPI接口访问。
在远程PC机Ⅱ中，远程PC机Ⅱ的系统对加速度计采集的振动信号、声发射传感器采集的声波信号、红外温度传感器采集的温度信号与涡流检测仪采集的阻抗信号进行处理分析，对滚动轴承进行状态的判断，其中振动信号使用全矢谱技术对信号进行双向检测。
本实用新型的工作原理是：
在工业现场旋转机械运行状态下的滚动轴承的信号作为实验所用数据，通过两个加速度计采集滚动轴承的振动信号，通过红外温度传感器采集滚动轴承的温度信号，通过声发射传感器采集滚动轴承的声波信号，通过涡流检测仪采集阻抗信号，然后振动信号、温度信号、声波信号、阻抗信号分别利用模数转换器Ⅰ、信号采集处理器Ⅰ、模数转换器Ⅱ、信号采集处理器Ⅱ进行处理，将处理后的信号通过SPI接口传输到控制器Ⅰ中，然后经过控制器Ⅱ传送到现场PC机Ⅰ中，经网络等最终传输到远程PC机Ⅱ中，在远程PC机Ⅱ中对数据进行ITD方法分解，选取近似熵较大的几个分量对信号进行重构，其中振动信号结合全矢谱技术进行故障的判断，最终实现对滚动轴承的诊断与分析。若滚动轴承被检测到故障状态，远程PC机Ⅱ中的系统产生报警，提醒工业现场的工作人员及时对设备进行维护与检修，保证了工业生产的安全进行，增加生产时间。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过对滚动轴承的不同方位的振动信号进行实时监测与对滚动轴承不同信号的多重监测，使监测到的信息更加全面有效，能够及时的发现滚动轴承的故障，提醒现场工作人员对设备进行检修，对工厂的安全与经济效益具有重要的意义。
本装置在静态时采用涡轮检测法，容易准确的检测出故障轴承，在工作时采用多种检测方法，其中振动信号由两个方向采集，采用全矢谱技术，防止单方向遗漏故障信号，使故障的检测更加稳定；同时，本装置利用声发射传感器与涡轮检测仪同时对轴承进行检测，使故障的检测更加准确看，并且本装置具有实时远程监控的功能，能在较长时间里对滚动轴承实时监测，不需要人工长时间工作，节省了成本，且漏判可能性小，对企业的生产安全进行具有重要意义。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图2是本实用新型实施例1中数据处理的结果示意图；
图中各标号：1-滚动轴承，2-加速度计，3-红外温度传感器，4-声发射传感器，5-涡流检测仪，6-模数转换器Ⅰ，7-信号采集处理器Ⅰ，8-模数转换器Ⅱ，9-信号采集处理器Ⅱ，10-控制器Ⅰ，11-控制器Ⅱ，12-现场PC机Ⅰ，13-远程PC机Ⅱ，14-电源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1所示，本滚动轴承远程监测与诊断装置，包括滚动轴承1、两个加速度计2、红外温度传感器3、声发射传感器4、涡流检测仪5、模数转换器Ⅰ6、信号采集处理器Ⅰ7、模数转换器Ⅱ8、信号采集处理器Ⅱ9、控制器Ⅰ10、控制器Ⅱ11、现场PC机Ⅰ12、远程PC机Ⅱ13、电源14；
所述两个加速度计2、红外温度传感器3、声发射传感器4、涡流检测仪5分别安装在滚动轴承1上，所述两个加速度计2分别固定安装在滚动轴承1的水平、垂直方向上，所述加速度计2均为ADXL345，所述两个ADXL345的输出端分别与模数转换器Ⅰ6的输入端连接，所述模数转换器Ⅰ6的型号为AD1672，所述红外温度传感器3的输出端与信号采集处理器Ⅰ7的输入端连接，红外温度传感器3的型号为SMTIR9901，所述声发射传感器4的输出端与模数转换器Ⅱ8的输入端连接，所述声发射传感器4的型号为PXR30，所述模数转换器Ⅱ8的型号为TM7707，所述涡流检测仪5的输出端与信号采集处理器Ⅱ9的输入端连接，所述涡流检测仪5的型号为DEA-ET02，所述模数转换器Ⅰ6、信号采集处理器Ⅰ7、模数转换器Ⅱ8、信号采集处理器Ⅱ9的输出端均通过SPI接口与控制器Ⅰ10的输入端相连，所述控制器Ⅰ10的输出端与控制器Ⅱ11的输入端相连，所述控制器Ⅰ10的型号为STM32F103V8，所述控制器Ⅱ11为WIFI控制器ESP8266，所述控制器Ⅱ11的输出端与现场PC机Ⅰ12的输入端相连，所述现场PC机Ⅰ12通过网络将信号传输到远程PC机Ⅱ13中进行分析，所述电源14与控制器Ⅰ10连接。
本实施例的工作过程如下：在工业现场旋转机械运行状态下的滚动轴承振动信号、温度信号、声音信号、阻抗信号作为实验所用数据，通过两个加速度计2采集滚动轴承的振动信号，通过红外温度传感器3采集滚动轴承的温度信号，通过声发射传感器4采集滚动轴承的声波信号，通过涡流检测仪5采集阻抗信号，然后振动信号、温度信号、声波信号、阻抗信号分别利用模数转换器Ⅰ6、信号采集处理器Ⅰ7、模数转换器Ⅱ8、信号采集处理器Ⅱ9进行处理，将处理后的信号通过SPI接口传输到控制器Ⅰ10中，然后经过控制器Ⅱ11传送到现场PC机Ⅰ12中，经网络等最终传输到远程PC机Ⅱ13中，本实用新型装置在PC端利用VisualStudio 2013进行上位机设计，其主要窗口包括了数据的显示部分与数据分析部分。数据显示部分显示数据采集模块采集到的信息，进行图像显示与十进制数字显示；数据分析部分使用了ITD、全矢谱、近似熵等方法进行数据分析，上位机与MATLAB混合编程，可以利用MATLAB进行信号的分析。采集到的数据经过分解可以得到若干PR分量，结果如图2所示，并显示在分析界面中。当分析出的数据显示设备正处于故障状态，系统会自动报警，通过手机app提醒的方式，提醒工作人员及时对设备进行检修，保证工业生产的安全进行。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种滚动轴承远程监测与诊断装置，其特征在于，包括滚动轴承（1）、两个加速度计（2）、红外温度传感器（3）、声发射传感器（4）、涡流检测仪（5）、模数转换器Ⅰ（6）、信号采集处理器Ⅰ（7）、模数转换器Ⅱ（8）、信号采集处理器Ⅱ（9）、控制器Ⅰ（10）、控制器Ⅱ（11）、现场PC机Ⅰ（12）、远程PC机Ⅱ（13）、电源（14）；
所述两个加速度计（2）、红外温度传感器（3）、声发射传感器（4）、涡流检测仪（5）分别安装在滚动轴承（1）上，所述两个加速度计（2）的输出端分别与模数转换器Ⅰ（6）的输入端连接，所述红外温度传感器（3）的输出端与信号采集处理器Ⅰ（7）的输入端连接，所述声发射传感器（4）的输出端与模数转换器Ⅱ（8）的输入端连接，所述涡流检测仪（5）的输出端与信号采集处理器Ⅱ（9）的输入端连接，所述模数转换器Ⅰ（6）、信号采集处理器Ⅰ（7）、模数转换器Ⅱ（8）、信号采集处理器Ⅱ（9）的输出端均通过SPI接口与控制器Ⅰ（10）的输入端相连，所述控制器Ⅰ（10）的输出端与控制器Ⅱ（11）的输入端相连，所述控制器Ⅱ（11）的输出端与现场PC机Ⅰ（12）的输入端相连，所述现场PC机Ⅰ（12）通过网络将信号传输到远程PC机Ⅱ（13）中进行分析，所述电源（14）与控制器Ⅰ（10）连接。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承远程监测与诊断装置，其特征在于：所述两个加速度计（2）分别固定安装在滚动轴承（1）水平、垂直方向上。
3.根据权利要求1所述的滚动轴承远程监测与诊断装置，其特征在于：所述模数转换器Ⅰ（6）的型号为AD1672。
4.根据权利要求1所述的滚动轴承远程监测与诊断装置，其特征在于：所述控制器Ⅰ（10）的型号为STM32F103V8。
5.根据权利要求1所述的滚动轴承远程监测与诊断装置，其特征在于：所述红外温度传感器（3）的型号为SMTIR9901。
6.根据权利要求1所述的滚动轴承远程监测与诊断装置，其特征在于：所述声发射传感器（4）的型号为PXR30。
7.根据权利要求1所述的滚动轴承远程监测与诊断装置，其特征在于：所述涡流检测仪（5）的型号为DEA-ET02。
8.根据权利要求1所述的滚动轴承远程监测与诊断装置，其特征在于：所述控制器Ⅱ（11）为WIFI控制器ESP8266。
9.根据权利要求1所述的滚动轴承远程监测与诊断装置，其特征在于：所述模数转换器Ⅱ（8）的型号为TM7707。
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|---|---|---|---|---|
| CN110987167A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-04-10 | 北京昊鹏智能技术有限公司 | 旋转机械设备的故障检测方法、装置、设备及存储介质 |
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- 2018-06-26 CN CN201820987049.4U patent/CN208537169U/zh not_active Expired - Fee Related
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