CN211914565U - 一种振动筛故障实时检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种振动筛故障实时检测系统，筛箱的侧壁上设有至少两个激振器，每个激振器上分别安装有三轴加速度传感器；数据处理模块分别与每个三轴加速度传感器连接；数据处理模块通过三轴加速度传感器获取激振器的振动加速度，当获取的振动加速度超出阈值时，发出报警提示。通过高速数据采集卡能够实时检测两个位置的振动情况，当振动筛出现故障时第一时间发出警报来引导停机检修。安装位置位于激振器上表面，且独立输出两个位置的实时运动情况。当发生筛机故障时，能够很清楚的了解到故障的种类，在停机检查时能够更快捷的找到故障部位，节省时间，提高生产效率。

Description

一种振动筛故障实时检测系统

技术领域

本实用新型涉及振动筛技术领域，尤其涉及一种振动筛故障实时检测系统。

背景技术

振动筛是工业应用中最为普遍的一种筛机，它是利用振动的多孔工作面将颗粒大小不同的混合物料按粒度进行分级的机械。

振动筛动力来源于安装在横梁上的两个激振器，激振器由电机带动。当激振器启动时，整个筛箱的运动轨迹为平面内的直线或椭圆运动，筛面上的物料也做相同的运动，在物料颗粒的运动中实现筛分。振动筛在工作过程中，可能会发生故障。这些故障包括激振器损坏、筛箱断裂、弹簧损坏、横梁损坏，会引发振动筛振动不平衡现象，对振动筛的筛分质量带来很大的影响，降低筛分效率。如果出现这种故障不仅损害振动筛设备，也会严重影响生产效率。

现有技术中，多采用人工间隔巡视的方法，监督振动筛工作过程，人工监督方式不仅发现不及时，而且出现判断失误，容易造成故障发生。

目前也有采用自动化检测的方式，比如201910178114.8该专利是通过传感器检测和控制振动筛上两台激振电机的旋转，使两台电机各自所带偏心块的转动相位满足一定关系，这样便使振动筛产生所需要的振动类型。该方案检测的对象是振动筛下部的偏心块，目的是为了控制激振电机的转动，并没有涉及任何振动筛的故障诊断方法，所以无法知晓整个筛箱的运动轨迹，进而无法检测振动筛振动不平衡现象。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种检测振动筛振动不平衡状态的振动筛故障实时检测系统，包括：筛箱和数据处理模块；

筛箱的侧壁上设有至少两个激振器，每个激振器上分别安装有三轴加速度传感器；

数据处理模块分别与每个三轴加速度传感器连接；

数据处理模块通过三轴加速度传感器获取激振器的振动加速度，当获取的振动加速度超出阈值时，发出报警提示。

进一步需要说明的是，三轴加速度传感器获取激振器在x轴方向、y轴方向和z轴方向的振动加速度；

数据处理模块通过连接三轴加速度传感器分别获取每个三轴加速度传感器的z轴方向振动加速度幅度值；

对三轴加速度传感器的z轴方向振动加速度幅度进行比对，判断z轴方向振动加速度幅度之间的幅度差值是否超阈值；如超阈值，则进行报警。

进一步需要说明的是，数据处理模块通过连接三轴加速度传感器分别获取每个三轴加速度传感器z轴方向的波形相位；

对三轴加速度传感器基于相同时间点上z轴方向的波形相位进行比对，判断z轴方向的波形相位之间的相位差值是否超阈值；如超阈值，则进行报警。

进一步需要说明的是，数据处理模块通过连接三轴加速度传感器分别获取每个三轴加速度传感器的y轴方向振动幅度值；

对三轴加速度传感器的y轴方向振动幅度值进行比对，判断y轴方向振动加速度幅度是否超阈值；如超阈值，则进行报警。

进一步需要说明的是，每个激振器分别连接有电动机；

电动机与数据处理模块连接；

靠近激振器的输出轴上设有转速传感器；

数据处理模块分别与每个转速传感器连接；

数据处理模块通过转速传感器获取激振器输出轴的转速。

进一步需要说明的是，筛箱的两个相对侧壁上连接有横梁；

两个激振器分别安装在横梁上；

两个激振器分别靠近侧壁位置设置。

进一步需要说明的是，系统还包括：至少四个支架；至少四个支架均匀布设在筛箱上；

支架的顶部通过支撑弹簧以及箱体连接件连接筛箱连接。

进一步需要说明的是，系统还包括：数据接口模块，显示屏，人机交互装置，通信模块，储存器以及报警器；

数据接口模块，显示屏，人机交互装置，通信模块，储存器以及报警器分别与数据处理模块连接；

数据处理模块通过数据接口模块连接三轴加速度传感器，电动机以及转速传感器；

数据处理模块通过显示屏显示系统当前的运行状态以及用户输入的数据信息；

数据处理模块通过人机交互装置获取用户输入的控制指令，并执行；

数据处理模块通过储存器储存数据信息；

数据处理模块通过报警器进行报警；

数据处理模块通过通信模块与工控机通信连接。

优选地，系统还包括：控制箱；

控制箱内部设有主板；

数据接口模块，通信模块，储存器以及报警器以及数据处理模块分别设置在主板上；

显示屏和人机交互装置设置在控制箱箱体上；

控制箱设有箱门。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的实现的效果为能够在振动筛工作过程中检测出人工难以发现的故障，其优势主要体现在以下几个方面。

1、检测实时性

通过高速数据采集卡能够实时检测两个位置的振动情况，当振动筛出现故障时第一时间发出警报来引导停机检修。

2、故障种类准确性

安装位置位于激振器上表面，且独立输出两个位置的实时运动情况。当发生筛机故障时，能够很清楚的了解到故障的种类，在停机检查时能够更快捷的找到故障部位，节省时间，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为振动筛故障实时检测系统结构示意图；

图2为转速传感器安装布置示意图；

图3为振动加速度传感器安装示意图；

图4为支架和支撑弹簧布置示意图；

图5为振动筛故障实时检测系统实施例示意图。

具体实施方式

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

应当理解，在称某一元件或层在另一元件或层“上”，被“连接”或“耦合”至另一元件或层时，其可能直接在另一元件或层上，被直接连接或耦合至所述另一元件或层，也可能存在中间元件或层。相反，在称某一元件被“直接在”另一元件或层“上”，“直接连接”或“直接耦合”至另一元件或层时，则不存在中间元件或层。所有附图中类似的数字指示类似元件。如这里所用的，术语“和/或”包括相关所列项的一个或多个的任何和所有组合。

本文所采用的术语仅做描述具体实施例的用途，并非意在限制本文件内的表述。如这里所用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还要理解的是，当用于本说明书时，术语“包括”指所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。

具体的本实用新型提供一种振动筛故障实时检测系统，如图1所示，包括：筛箱1和数据处理模块8；筛箱1的侧壁上设有至少两个激振器2，每个激振器2上分别安装有三轴加速度传感器3；数据处理模块8分别与每个三轴加速度传感器3连接；数据处理模块8通过三轴加速度传感器3获取激振器的振动加速度，当获取的振动加速度超出阈值时，发出报警提示。

可以理解的是，筛箱是直线振动筛所筛分物料的外衣，由钢板电焊制成，一方面限制了物料的运动面积，即长方形的筛分面积，使直线振动筛物料的筛分变得规矩起来。

本实用新型中，激振器2可以均匀分布在筛箱1的侧壁上。优选的采用双数。

本实用新型优选的实施方式为，筛箱1的两个相对侧壁上连接有横梁4；两个激振器2分别安装在横梁4上；两个激振器2分别靠近侧壁位置设置。也就是以采用两个激振器2为例进行说明本方案。

当然也可以将激振器2按照在筛箱1的两个相对侧壁上。激振器2的安装具体数量不做限定。筛箱1的上口还可以设置多个支撑梁12。

设置在激振器2分别安装在横梁4上可以更好的实现对筛箱提供振源，保证振动效率。

三轴加速度传感器3在进行检测时，是获取激振器2在x轴方向、y轴方向和z轴方向的振动加速度；

具体的，x轴方向为筛箱1纵向方向；y轴方向为筛箱1横向方向；z轴方向为垂直于x轴方向和y轴方向形成的平面；

数据处理模块8通过连接三轴加速度传感器3分别获取每个三轴加速度传感器3的z轴方向振动加速度幅度值；

对三轴加速度传感器3的z轴方向振动加速度幅度进行比对，判断z轴方向振动加速度幅度之间的幅度差值是否超阈值；如超阈值，则进行报警。

本实用新型中，采用对三轴加速度传感器3的z轴方向振动加速度幅度进行比对来判断当前振动筛振动平衡状态。为了提升检测精准性能，保证振动筛的稳定工作。

数据处理模块8通过连接三轴加速度传感器3分别获取每个三轴加速度传感器3z轴方向的波形相位；对三轴加速度传感器3基于相同时间点上z轴方向的波形相位进行比对，判断z轴方向的波形相位之间的相位差值是否超阈值；如超阈值，则进行报警。

进一步的讲，数据处理模块8通过连接三轴加速度传感器3分别获取每个三轴加速度传感器3的y轴方向振动幅度值；对三轴加速度传感器3的y轴方向振动幅度值进行比对，判断y轴方向振动加速度幅度是否超阈值；如超阈值，则进行报警。

这样，振动筛发生故障时，如某一支撑弹簧损坏，筛箱会发生偏振，振动不平衡现象会反映到左右两台激振器所在的位置。因此在激振器上部平面加装三轴向振动加速度传感器来监控此处的运动情况。通过电机转速传感器检测振动筛是否处于稳定工作状态，在振动筛停机或是启动过程中，对振动情况不做检测。振动筛稳定工作期间，若两个传感器传出的振动信号趋于一致，则振动筛工作情况良好。若两只传感器输出的振动信号差距较大，则振动筛可能出现振动不平衡现象，需要停机检查故障。

数据处理模块8可以实现在硬件，软件，固件或它们的任何组合。所述的各种特征为模块，单元或组件可以一起实现在集成逻辑装置或分开作为离散的但可互操作的逻辑器件或其他硬件设备。在一些情况下，电子电路的各种特征可以被实现为一个或多个集成电路器件，诸如集成电路芯片或芯片组。

数据处理模块8包括一个或多个处理器执行，如一个或多个数字信号处理器(DSP)，通用微处理器，特定应用集成电路ASICs，现场可编程门阵列(FPGA)，或者其它等价物把集成电路或离散逻辑电路。因此，术语“处理器，”由于在用于本文时可以指任何前述结构或任何其它的结构更适于实现的这里所描述的技术。另外，在一些方面，本公开中所描述的功能可以提供在软件模块和硬件模块。

本实用新型的示例中，每个激振器2分别连接有电动机6；电动机6与数据处理模块8连接；靠近激振器2的输出轴上设有转速传感器5；数据处理模块8分别与每个转速传感器5连接；数据处理模块8通过转速传感器5获取激振器2输出轴的转速。

数据处理模块8可以控制电动机6的启动停止以及调速，也就是根据用户输入的控制指令控制电动机6运行，通过连接转速传感器5感应电动机6的运行速度。

其中，系统还包括：数据接口模块，显示屏21，人机交互装置22，通信模块23，储存器24以及报警器25；

数据接口模块，显示屏21，人机交互装置22，通信模块23，储存器24以及报警器25分别与数据处理模块8连接；数据处理模块8通过数据接口模块连接三轴加速度传感器3，电动机6以及转速传感器5；数据处理模块8通过显示屏21显示系统当前的运行状态以及用户输入的数据信息；数据处理模块8通过人机交互装置22获取用户输入的控制指令，并执行；数据处理模块8通过储存器24储存数据信息；数据处理模块8通过报警器25进行报警；数据处理模块8通过通信模块23与工控机通信连接。

这样用户可以通过人机交互装置22调节电动机6的速度，进而调节筛箱的振动频率。通过显示屏21显示当前运行状态。

系统还包括：控制箱；控制箱内部设有主板；数据接口模块，通信模块，储存器以及报警器以及数据处理模块8分别设置在主板上；显示屏和人机交互装置设置在控制箱箱体上；控制箱设有箱门。

本实用新型中，系统还包括：至少四个支架7；至少四个支架7均匀布设在筛箱1上；支架7的顶部通过支撑弹簧9以及箱体连接件11连接筛箱1连接。支撑弹簧9可以起到减震的作用，避免与支架7硬连接，导致连接部位的损坏。延长系统使用周期。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参考即可。

基于上述系统，本实用新型的检测方法包括：

电动机启动运行带动激振器运行；

数据处理模块实时获取每个三轴加速度传感器的z轴方向振动加速度幅度值；

对三轴加速度传感器的z轴方向振动加速度幅度值进行比对，判断z轴方向振动加速度幅度之间的幅度差值△a_z是否超阈值△a_zmax；

如△a_z>△a_zmax，则进行报警；

或，数据处理模块实时获取每个三轴加速度传感器z轴方向的波形相位；

对三轴加速度传感器基于相同时间点上z轴方向的波形相位进行比对；

判断z轴方向的波形相位之间的相位差值

是否超阈值

如

则进行报警。

或，数据处理模块实时获取每个三轴加速度传感器的y轴方向振动幅度值；

对三轴加速度传感器的y轴方向振动幅度值进行比对；

判断y轴方向振动加速度幅度a_y是否超阈值a_ymax；

如a_y>a_ymax，则进行报警。

进一步的讲本方法中，激振器为整个筛分系统振动源；筛箱为振动筛的主要作用部件，用于容纳被筛分的物料并完成筛分工作；横梁作为激振器安装的载体，连接筛箱左右侧面；底座为整个振动筛的支撑部位；所述转速传感器用于检测激振器电机转速，安装于电动机输出端的支架上；所述三轴加速度传感器用于采集左右两个激振器在x、y和z轴方向的振动加速度变化情况。两个加速度传感器通过线路连接于信息采集处理单元，所述信息采集处理单元内部有高速数据采集卡、微处理器MCU以及指示灯，作用在于实时采集传感器传出的信号、综合处理并在数据异常时发出警报指令。

本实用新型的实现的效果为能够在振动筛工作过程中检测出人工难以发现的故障，其优势主要体现在以下几个方面。

1、检测实时性

通过高速数据采集卡能够实时检测两个位置的振动情况，当振动筛出现故障时第一时间发出警报来引导停机检修。

2、故障种类准确性

安装位置位于激振器上表面，且独立输出两个位置的实时运动情况。当发生筛机故障时，能够很清楚的了解到故障的种类，在停机检查时能够更快捷的找到故障部位，节省时间，提高生产效率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种振动筛故障实时检测系统，其特征在于，包括：筛箱(1)，四个支架(7)和数据处理模块(8)；

四个支架(7)均匀布设在筛箱(1)上；

支架(7)的顶部通过支撑弹簧(9)以及箱体连接件(11)连接筛箱(1)连接；

筛箱(1)的侧壁上设有至少两个激振器(2)，每个激振器(2)上分别安装有三轴加速度传感器(3)；

数据处理模块(8)分别与每个三轴加速度传感器(3)连接；

数据处理模块(8)通过三轴加速度传感器(3)获取激振器的振动加速度，当获取的振动加速度超出阈值时，发出报警提示。

2.根据权利要求1所述的振动筛故障实时检测系统，其特征在于，

三轴加速度传感器(3)获取激振器(2)在x轴方向、y轴方向和z轴方向的振动加速度；

数据处理模块(8)通过连接三轴加速度传感器(3)分别获取每个三轴加速度传感器(3)的z轴方向振动加速度幅度值；

对三轴加速度传感器(3)的z轴方向振动加速度幅度进行比对，判断z轴方向振动加速度幅度之间的幅度差值是否超阈值；如超阈值，则进行报警。

3.根据权利要求2所述的振动筛故障实时检测系统，其特征在于，

数据处理模块(8)通过连接三轴加速度传感器(3)分别获取每个三轴加速度传感器(3)z轴方向的波形相位；

对三轴加速度传感器(3)基于相同时间点上z轴方向的波形相位进行比对，判断z轴方向的波形相位之间的相位差值是否超阈值；如超阈值，则进行报警。

4.根据权利要求2所述的振动筛故障实时检测系统，其特征在于，

数据处理模块(8)通过连接三轴加速度传感器(3)分别获取每个三轴加速度传感器(3)的y轴方向振动幅度值；

对三轴加速度传感器(3)的y轴方向振动幅度值进行比对，判断y轴方向振动加速度幅度是否超阈值；如超阈值，则进行报警。

5.根据权利要求1或2所述的振动筛故障实时检测系统，其特征在于，

每个激振器(2)分别连接有电动机(6)；

电动机(6)与数据处理模块(8)连接；

靠近激振器(2)的输出轴上设有转速传感器(5)；

数据处理模块(8)分别与每个转速传感器(5)连接；

数据处理模块(8)通过转速传感器(5)获取激振器(2)输出轴的转速。

6.根据权利要求1或2所述的振动筛故障实时检测系统，其特征在于，

筛箱(1)的两个相对侧壁上连接有横梁(4)；

两个激振器(2)分别安装在横梁(4)上；

两个激振器(2)分别靠近侧壁位置设置。

7.根据权利要求5所述的振动筛故障实时检测系统，其特征在于，

系统还包括：数据接口模块，显示屏，人机交互装置，通信模块，储存器以及报警器；

数据接口模块，显示屏，人机交互装置，通信模块，储存器以及报警器分别与数据处理模块(8)连接；

数据处理模块(8)通过数据接口模块连接三轴加速度传感器(3)，电动机(6)以及转速传感器(5)；

数据处理模块(8)通过显示屏显示系统当前的运行状态以及用户输入的数据信息；

数据处理模块(8)通过人机交互装置获取用户输入的控制指令，并执行；

数据处理模块(8)通过储存器储存数据信息；

数据处理模块(8)通过报警器进行报警；

数据处理模块(8)通过通信模块与工控机通信连接。

8.根据权利要求1或2所述的振动筛故障实时检测系统，其特征在于，

筛箱的上口还可以设置多个支撑梁。

9.根据权利要求7所述的振动筛故障实时检测系统，其特征在于，

系统还包括：控制箱；

控制箱内部设有主板；

数据接口模块，通信模块，储存器以及报警器以及数据处理模块(8)分别设置在主板上；

显示屏和人机交互装置设置在控制箱箱体上；

控制箱设有箱门。

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