CN210346901U

CN210346901U - 一种用于旋转设备的振动监测装置

Info

Publication number: CN210346901U
Application number: CN201921599523.7U
Authority: CN
Inventors: 周红军; 宁海洋
Original assignee: Ubertec Beijing Technology Co Ltd
Current assignee: Ubertec Beijing Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2020-04-17
Anticipated expiration: 2029-09-25

Abstract

本实用新型涉及一种用于旋转设备的振动监测装置，所述振动监控电脑通过网线或无线与网络供电模块连接，所述网络供电模块通过网线与振动数据采集单元连接，所述震动数据采集单元包括两端三轴共六通道的振动加速度采集通道、信号放大积分滤波电路、AD转换电路、第一微处理器、数据存储器及TCP通讯接口，每一个所述振动加速度采集通道均连接有单轴加速度传感器，六个所述振动加速度采集通道均与信号放大积分滤波电路相连，所述信号放大积分滤波电路通过AD转换电路与第一微处理器连接，所述第一微处理器与数据存储器及TCP通讯接口相连，本实用新型采用三轴(X,Y,Z方向)两端(旋转设备前后端)六通道的振动数据采集方式,对故障判断更加精准。

Description

一种用于旋转设备的振动监测装置

技术领域

本实用新型涉及设备振动监测及故障预诊断装置，具体涉及一种用于旋转设备的振动监测装置。

背景技术

对旋转设备而言，绝大多数故障都是与机械的运动或振动相密切联系的。振动监测具有直接、实时和故障类型覆盖范围广的特点，是针对旋转设备的各种预测性维修技术中的核心部分。国外用于振动监测的在线故障诊断设备由于成本的因素目前国内没有办法普及；国内的产品大部分是单轴单通道的手持式设备,缺乏实时监测的能力，单轴测量也缺乏数据的准确性，同时在设备高速运转的情况下进行测量存在一定的安全隐患；部分三轴测量设备只能提供一端的振动测量也没有频谱分析功能，对故障的判断缺乏准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于旋转设备的振动监测装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：包括单轴加速度传感器、振动数据采集单元、振动监控电脑和网络供电模块，所述振动监控电脑通过网线或无线与网络供电模块连接，所述网络供电模块通过网线与振动数据采集单元连接，所述振动数据采集单元包括两端三轴共六通道的振动加速度采集通道、信号放大积分滤波电路、AD转换电路、第一微处理器、数据存储器及TCP通讯接口，每一个所述振动加速度采集通道均连接有单轴加速度传感器，六个所述振动加速度采集通道均与信号放大积分滤波电路相连，所述信号放大积分滤波电路通过AD转换电路与第一微处理器连接，所述第一微处理器与数据存储器及TCP通讯接口相连，所述TCP通讯接口通过网线与POE供电模块连接。

在优选的实施方案中，所述网络供电模块为POE供电模块。

在优选的实施方案中，所述网络供电模块为wifi供电模块。

在优选的实施方案中，所述POE供电模块与振动数据采集单元之间设有扩展功能单元，所述扩展功能单元通过网线与POE供电模块和振动数据采集单元连接。

在优选的实施方案中，所述扩展功能单元包括第二微处理器、与第二微处理器相连的AO模块、AI模块、DO模块、DI模块及内置交换机模块，所述内置交换机模块包括第一端口、带POE功能的第二端口、带POE功能的第三端口，所述第一端口与第二微处理器上的内置MAC接口连接，通过MODBUS协议进行数据交互；所述第二端口通过网线与振动数据采集单元相连，通过MODBUS协议进行数据交互，同时通过POE向振动数据采集单元供电；所述第三端口通过网线与POE供电模块相连，通过MODBUS协议进行数据交互，同时通过POE接受POE供电模块的电源供给。

在优选的实施方案中，所述扩展功能单元连接有台架数采模块，所述台架数采模块连接有台架控制电脑。

在优选的实施方案中，所述AI模块与台架数采模块相连，用于采集与台架数采模块连接的旋转设备的转速、扭矩；所述DO模块与台架数采模块相连，用于输出两级故障报警信号给台架数采模块；所述AO模块与台架数采模块相连，用于将六个所述振动加速度采集通道的振动信号输出给台架数采模块。

本实用新型的有益效果为：

1、振动数据采集单元采用三轴(X,Y,Z方向)两端(旋转设备前后端)六通道的振动数据采集方式,对故障判断更加精准；

2、通过振动数据采集单元，扩展功能单元和振动监控电脑结合，在一定程度上丰富了振动监测的数据点和数据量，细分了不同工况下的振动数据监测，提高了系统的监测准确性，增强了人机交互性。减少了非计划性的维修工作，实现了基于状态监测的维修；减少了故障部件造成的二次损伤，延长设备使用寿命。相比其他振动监测系统，此装置结构精简、易于普及、应用灵活。

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型实施例1所述的用于旋转设备的振动监测装置的连接结构图；

图2是本实用新型实施例2所述的用于旋转设备的振动监测装置的连接结构图；

图3是本实用新型实施例3所述的用于旋转设备的振动监测装置的连接结构图；

图4是本实用新型实施例所述的振动数据采集单元的连接结构图；

图5是本实用新型实施例所述的扩展功能单元的连接结构图；

图6是本实用新型实施例所述的现场实际监测数据图。

图中：

1、振动监控电脑；2、POE供电模块；3、振动数据采集单元；4、单轴加速度传感器；5、扩展功能单元；6、台架数采模块；7、台架控制电脑；8、信号放大积分滤波电路；9、AD转换电路；10、第一微处理器；11、数据存储器；12、TCP通讯接口；13、第二微处理器；14、AO模块；15、DO模块；16、AI模块；17、DI模块；18、第一端口；19、第二端口；20、第三端口；21、内置交换机模块；22、wifi供电模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面将参照附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1：

如图1和3所示，本实用新型实施例的一种用于旋转设备的振动监测装置，包括单轴加速度传感器4、振动数据采集单元3、振动监控电脑1和网络供电模块，网络供电模块为POE供电模块2。单轴加速度传感器4优选为应用广泛的内置IEPE电路的压电式加速度传感器，该传感器体积小、频响宽、电压灵敏度高、使用寿命长；振动数据采集单元3为测振仪，采用三轴(X,Y,Z方向)两端(旋转设备前后端)六通道的振动数据采集方式,对故障判断更加精准；振动监控电脑1内安装有监控软件，软件包含监测显示，数据记录，频谱分析，故障预警及数据处理等功能，软件在故障预判断中引入了原始频谱数据比对，连续频率分量检测及振动信号限值三者相结合的方式，大幅度提高了预诊断的准确性。POE供电模块2通过一根网线实现对前端振动数据采集单元3的供电和通讯。振动监控电脑1通过网线与POE供电模块2连接，其中POE供电模块2LAN接口与振动监控电脑连接，POE接口与振动数据采集单元3连接，振动监控电脑1为固定应用；POE供电模块2通过网线与振动数据采集单元3连接。

振动数据采集单元3包括两端三轴共六通道的振动加速度采集通道、信号放大积分滤波电路8、AD转换电路9、第一微处理器10、数据存储器11及TCP通讯接口12，主要完成加速度、速度、位移的数据采集，根据需求对加速度或速度进行FFT转换及上位机的访问控制。第一微处理器10的选用STM32F4系列，每一个所述振动加速度采集通道均连接有单轴加速度传感器4，六个所述振动加速度采集通道均与信号放大积分滤波电路8相连，信号放大积分滤波电路8通过AD转换电路9与第一微处理器10连接，传感器信号经振动加速度信号采集通道通过信号放大积分滤波电路8处理后得到的加速度、速度、位移信号再传递给AD转换电路9，AD转换电路9获取处理过的加速度、速度、位移信号值发送给第一微处理器10，第一微处理器10对AD转换电路9发出采样控制命令，第一微处理器10与数据存储器11及TCP通讯接口12相连，第一微处理器10与数据存储器11数据交换和储存，TCP通讯接口12通过网线与POE供电模块2连接。

适用于非变工况下运行，并且不需要提供振动信号和报警信号输出控制的旋转设备监测。

实施例2：

如图2所示，当振动监控电脑1通过无线与网络供电模块连接时，网络供电模块为wifi供电模块22，wifi供电模块22为带有wifi功能的充电宝，振动监控电脑1为笔记本电脑，本方式适用于多现场多设备的移动式振动监测，使用方便快捷，wifi供电模块22通过wifi与笔记本电脑相连，wifi供电模块22作为电源为振动数据采集单元3供电。

实施例3：

如图3所示，POE供电模块2与振动数据采集单元3之间设有扩展功能单元5，扩展功能单元5通过网线与POE供电模块2和振动数据采集单元3连接。

如图5所示，扩展功能单元5包括第二微处理器13、与第二微处理器13相连的AO模块14、AI模块16、DO模块15、DI模块17及内置交换机模块21，第二微处理器13选用STM32F4系列，可以根据需求引入各种输入和输出量，内置交换机模块21带有POE功能，通过一根网线实现对前端振动数据采集单元3的供电和通讯连接，扩展功能单元5也可选择通过交换机POE接口或者24V接线端供电。内置交换机模块21包括第一端口18、带POE功能的第二端口19、带POE功能的第三端口20，第一端口18与第二微处理器13上的内置MAC接口连接，通过MODBUS协议进行数据交互；第二POE端口19通过网线以与振动数据采集单元3相连，通过MODBUS协议进行数据交互，同时通过POE向振动数据采集单元供电；第三端口20通过网线与POE供电模块2相连，通过MODBUS协议进行数据交互，同时通过POE接受POE供电模块的电源供给。

扩展功能单元5连接有台架数采模块6，台架数采模块6的型号优选为LT4063，共用平台设计，完美融合信号调理、A/D、实时分析、机载存储、数据处理、显示于一身，有完备齐全的输入输出模块，无论是各种综合性的信号测量，特定信号测量或是开闭环控制，均可根据需求任意组合模块与机箱；台架数采模块6连接有台架控制电脑7。

AI模块16与台架数采模块6相连，用于采集与台架数采模块6连接的旋转设备的转速、扭矩，来细分不同工况下的振动数据监测；DO模块15与台架数采模块6相连，用于输出两级故障报警信号给台架数采模块6；AO模块14与台架数采模块6相连，用于将六个所述振动加速度采集通道的振动信号输出给台架数采模块6。DI模块17是扩展功能预留的，目前没有使用。

振动监控电脑1通过ModbusTCP协议访问扩展功能单元5和振动数据采集单元3。振动监控电脑1的振动监控主要工作流程：首先，振动监控电脑1分别从振动数据采集单元3和扩展功能单元5获取振动加速度，速度，位移和频谱数据及被测旋转体的转速值与扭矩值；然后分别进行振动信号限值检测，连续频率分量检测，原始频谱数据比对；最后输出检测结果：无故障，或一级故障预警，或二级故障预警。

图6为现场实际监测数据图。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种用于旋转设备的振动监测装置，其特征在于：包括单轴加速度传感器、振动数据采集单元、振动监控电脑和网络供电模块，所述振动监控电脑通过网线或无线与网络供电模块连接，所述网络供电模块通过网线与振动数据采集单元连接，所述振动数据采集单元包括两端三轴共六通道的振动加速度采集通道、信号放大积分滤波电路、AD转换电路、第一微处理器、数据存储器及TCP通讯接口，每一个所述振动加速度采集通道均连接有单轴加速度传感器，六个所述振动加速度采集通道均与信号放大积分滤波电路相连，所述信号放大积分滤波电路通过AD转换电路与第一微处理器连接，所述第一微处理器与数据存储器及TCP通讯接口相连，所述TCP通讯接口通过网线与POE供电模块连接。

2.根据权利要求1所述的用于旋转设备的振动监测装置，其特征在于：所述网络供电模块为POE供电模块。

3.根据权利要求1所述的用于旋转设备的振动监测装置，其特征在于：所述网络供电模块为wifi供电模块。

4.根据权利要求2所述的用于旋转设备的振动监测装置，其特征在于：所述POE供电模块与振动数据采集单元之间设有扩展功能单元，所述扩展功能单元通过网线与POE供电模块和振动数据采集单元连接。

5.根据权利要求4所述的用于旋转设备的振动监测装置，其特征在于：所述扩展功能单元包括第二微处理器、与第二微处理器相连的AO模块、AI模块、DO模块、DI模块及内置交换机模块，所述内置交换机模块包括第一端口、带POE功能的第二端口、带POE功能的第三端口，所述第一端口与第二微处理器上的内置MAC接口连接，通过MODBUS协议进行数据交互；所述第二端口通过网线与振动数据采集单元相连，通过MODBUS协议进行数据交互，同时通过POE向振动数据采集单元供电；所述第三端口通过网线与POE供电模块相连，通过MODBUS协议进行数据交互，同时通过POE接受POE供电模块的电源供给。

6.根据权利要求5所述的用于旋转设备的振动监测装置，其特征在于：所述扩展功能单元连接有台架数采模块，所述台架数采模块连接有台架控制电脑。

7.根据权利要求6所述的用于旋转设备的振动监测装置，其特征在于：所述AI模块与台架数采模块相连，用于采集与台架数采模块连接的旋转设备的转速、扭矩；所述DO模块与台架数采模块相连，用于输出两级故障报警信号给台架数采模块；所述AO模块与台架数采模块相连，用于将六个所述振动加速度采集通道的振动信号输出给台架数采模块。