CN212007507U - 一种旋转机械轴振监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋转机械轴振监测仪，包括包括监测仪本体；监测仪本体包括分别与两个电涡流传感器信号相连的信号通道CH1和信号通道CH2；信号通道CH1和信号通道CH2均分别与第一信号处理电路和第二信号处理电路相连；第一信号处理电路依次与峰峰保持电路、求和电路和MCU输入端信号相连；MCU输入端与第二信号处理电路相连；MCU输出端包括IOUT1电路、IOUT2电路和继电器报警电路。本实用新型可同时接受两个电涡流传感器的信号，连续测量并监视两个完全独立的径向振动，适用于大多形式的旋转及往复机械，可靠性高，操作简单、功能强；广泛应用到电力、冶金、钢铁、石化、水泥、航空等各个行业。

Description

一种旋转机械轴振监测仪

技术领域

本实用新型属于旋转机械参数监测的技术领域，具体涉及一种旋转机械轴振监测仪。

背景技术

对于旋转机械来说，振动(瓦振、轴振)、轴向位移、热膨胀、转速等都是最重要的监测参数。它们反映了机器的运行特性和状态。对他们进行长期连续监测可以防止故障的发生。保护机器的安全运行。监测机器运行状态的发展趋势，制定设备维修计划，使设备的维修方式从传统的“事故维修”和“定期维修”过度到现代的“预测性维修”，从而大大提高了设备的利用率，减少停机维修时间，降低了维修费用。

一般说来，振幅(简写为A)是表示机组振动严重程度的指标，通常用位移、速度或加速度表示。常用的涡流传感器测量的是转轴相对于轴承的振幅。振幅一般用微米(μm)峰－峰值或密耳(mil)表示，1mil＝25.4μm，也可以用峰值或平均值表示，在现场也有用丝为单位，1丝＝10μm。振幅可以用来回答这样的问题“机器运行是否平稳？”

而现有检测仪通常只能监测一种或者一类旋转机械的振幅参数，且在检测时往往只能接受一个电涡流传感器的信号，测试精度低，且普遍性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种旋转机械轴振监测仪，以解决现有检测仪通常只能监测一种或者一类旋转机械的振幅参数，且在检测时往往只能接受一个电涡流传感器的信号，测试精度低，且普遍性较差的问题。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种旋转机械轴振监测仪，其包括监测仪本体；监测仪本体包括分别与两个电涡流传感器信号相连的信号通道CH1和信号通道CH2；信号通道CH1和信号通道CH2均分别与第一信号处理电路和第二信号处理电路相连；第一信号处理电路依次与峰峰保持电路、求和电路和MCU输入端信号相连；MCU输入端与第二信号处理电路相连；MCU输出端包括IOUT1电路、IOUT2电路和继电器报警电路。

优选地，两个电涡流传感器的探头安装于旋转机械轴承上靠近轴颈位置处，且位于同一个垂直轴中心线的断面。

优选地，两个电涡流传感器的探头之间的夹角为90°。

优选地，第一信号处理电路包括U2B LF444输入运算放大器，第二信号处理电路包括U2A LF444输入运算放大器。

优选地，峰峰保持电路包括分别与第一信号处理电路连接的U3A LF444输入运算放大器和U3C LF444输入运算放大器；U3A LF444输入运算放大器与U3B LF444输入运算放大器连接；U3C LF444输入运算放大器与U3D LF444输入运算放大器连接。

优选地，求和电路包括U2C LF444输入运算放大器，所述U2C LF444输入运算放大器输入端分别与U3B LF444输入运算放大器和U3D LF444输入运算放大器连接，其输出端与MCU连接。

优选地，MCU为C8051F020单片机，C8051F020单片机通过GPRS和RS485与上位机相连。

本实用新型提供的旋转机械轴振监测仪，具有以下有益效果：

本实用新型安装两个夹角为90度的探头，探头靠近轴颈位置，且位于同一个垂直轴中心线的断面上，用于实时旋转机械轴振参数，通过该参数，分析一台机器的振动状态，进而可用于后期对该机械作业是否稳定的研究；本实用新型可同时接受两个电涡流传感器的信号，连续测量并监视两个完全独立的径向振动，适用于大多形式的旋转及往复机械，可靠性高，操作简单、功能强；广泛应用到电力、冶金、钢铁、石化、水泥、航空等各个行业。

附图说明

图1为旋转机械轴振监测仪的监测仪本体结构图，其中左边为前视图，右边为后视图。

图2为旋转机械轴振监测仪原理框图。

图3为旋转机械轴振监测仪信号处理电路、峰峰保持电路和求和电路。

图4为旋转机械轴振监测仪单片机MCU外围电路图。

图5为旋转机械轴振监测仪IOUT1和IOUT2电路图。

图6为旋转机械轴振监测仪继电器报警电路图。

其中，1、监测仪本体。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的旋转机械轴振监测仪，包括监测仪本体1，监测仪本体1用于接收两个电涡流传感器检测的轴振信号。

参考图2，监测仪本体1包括两个信号通道，信号通道CH1和信号通道CH2，信号通道CH1和信号通道CH2分别与一个电涡流传感器信号连接，即用于接收电涡流传感器采集的轴振信号，电涡流传感器的型号为eddyNCDT3005电涡流传感器。

信号通道CH1和信号通道CH2均分别与第一信号处理电路和第二信号处理电路相连；第一信号处理电路依次与峰峰保持电路、求和电路和MCU输入端信号相连；MCU输入端与第二信号处理电路相连；MCU输出端包括IOUT1电路、IOUT2电路和继电器报警电路。

信号通道CH1和信号通道CH2为两条相同且并联的信号通道，其后端电路结构、功能均相同，此处以信号通道CH1为例进行说明。

参考图3，第一信号处理电路包括U2B LF444输入运算放大器，其接收的为交流电压信号，用于将微弱的交流电压信号进行放大处理。

第二信号处理电路与第一信号处理电路并联，其接受的为直流电压信号，其包括U2A LF444输入运算放大器，用于将直流电压信号衰减，衰减后并将直流电压信号直接传送至单片机MCU中。

峰峰保持电路包括分别与第一信号处理电路连接的U3A LF444输入运算放大器和U3C LF444输入运算放大器；U3A LF444输入运算放大器与U3B LF444输入运算放大器连接；U3C LF444输入运算放大器与U3D LF444输入运算放大器连接。

峰峰保持电路用于将第一信号处理电路输出、放大的交流电压信号转换为直流电压信号，包括U3B LF444输入运算放大器和U3D LF444输入运算放大器输出的正峰值直流电压信号和负峰值直流电压信号。

求和电路包括U2C LF444输入运算放大器，U2C LF444输入运算放大器输入端分别与U3B LF444输入运算放大器和U3D LF444输入运算放大器连接，其输出端与MCU连接。

求和电路用于实现正峰值直流电压信号和负峰值直流电压信号的相加，并输出直流电压信号PP1。

参考图4，MCU为C8051F020单片机，C8051F020单片机通过GPRS和RS485与上位机相连。

C8051F020单片机接收直流电压信号PP1和G1，并将直流电压信号转换为数字信号，通过GPRS和RS485总线进行通讯，传送至其它上位机，上位机可以是仪表、管理器或者移动终端，在此不再赘述。

C8051F020单片机输出端包括IOUT1电路、IOUT2电路和继电器报警电路；其中，参考图5，IOUT1电路和IOUT2电路为相同的电路，用于将直流电压信号转换成电流信号，并向外输出。

参考图2和图6，继电器报警电路，当此时的电流值超过预设值，即此时的轴振幅度大于预设值，意味着此时旋转电机可能为非正常作业，继电器作业线圈得电，其触点闭合，报警灯和危险灯闪烁，以警示相关的工作人员。

本实用新型的监测仪参数设定和性能特点如下：

2级报警设置(四个继电器)、量程设定；

标准信号输出：4～20mA；

通讯信号输出：RS485、GPRS；

投保状态显示；

缓冲信号输出；

环境指标：

工作温度：0～+50℃；

相对湿度：≤85％，无冷凝；

工作电源：

220VAC/50Hz

功耗：≤10W

输入信号：接收一个或两个涡流传感器信号；

输入阻抗：＞50KΩ；

量程：涡流传感器：0～999um(P-P值)；

频率响应：5～1KHz；

测量精度：±0.2％FS±1字，在+25℃的条件下检测；

记录输出：4～20mA输出，记录输出正比于振动监测保护仪设置的变送量程。每个通道都有各自的记录输出，记录输出的短路，并不影响振动监测仪表的运行；当振动监测仪表处于传感器非OK状态时，记录输出为4mA；

通讯方式1：RS485；

通讯方式2：GPRS；

传感器电源输出：-24±1VDC，125mA；

报警设置点：共计4个报警设置点，每个通道分别设置2个报警点。报警点可以在0～100％变送量程范围内进行设置，报警精度可在±0.2％FS之内重复。

继电器输出状态：继电器常开或常闭输出可选。125VAC/1A(阻性负载)或24VDC/1A(阻性负载)。报警延时可以任意设置。

本实用新型安装两个夹角为90度的探头，探头靠近轴颈位置，且位于同一个垂直轴中心线的断面上，用于实时旋转机械轴振参数，通过该参数，分析一台机器的振动状态，进而可用于后期对该机械作业是否稳定的研究；本实用新型可同时接受两个电涡流传感器的信号，连续测量并监视两个完全独立的径向振动，适用于大多形式的旋转及往复机械，可靠性高，操作简单、功能强；广泛应用到电力、冶金、钢铁、石化、水泥、航空等各个行业。

虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种旋转机械轴振监测仪，其特征在于：包括监测仪本体；所述监测仪本体包括分别与两个电涡流传感器信号相连的信号通道CH1和信号通道CH2；所述信号通道CH1和信号通道CH2均分别与第一信号处理电路和第二信号处理电路相连；所述第一信号处理电路依次与峰峰保持电路、求和电路和MCU输入端信号相连；所述MCU输入端与第二信号处理电路相连；所述MCU输出端包括IOUT1电路、IOUT2电路和继电器报警电路。

2.根据权利要求1所述的旋转机械轴振监测仪，其特征在于：两个所述电涡流传感器的探头安装于旋转机械轴承上靠近轴颈位置处，且位于同一个垂直轴中心线的断面。

3.根据权利要求2所述的旋转机械轴振监测仪，其特征在于：两个所述电涡流传感器的探头之间的夹角为90°。

4.根据权利要求1所述的旋转机械轴振监测仪，其特征在于：所述第一信号处理电路包括U2B LF444输入运算放大器，第二信号处理电路包括U2A LF444输入运算放大器。

5.根据权利要求1所述的旋转机械轴振监测仪，其特征在于：所述峰峰保持电路包括分别与第一信号处理电路连接的U3A LF444输入运算放大器和U3C LF444输入运算放大器；所述U3A LF444输入运算放大器与U3B LF444输入运算放大器连接；所述U3C LF444输入运算放大器与U3D LF444输入运算放大器连接。

6.根据权利要求1所述的旋转机械轴振监测仪，其特征在于：所述求和电路包括U2CLF444输入运算放大器，所述U2C LF444输入运算放大器输入端分别与U3B LF444输入运算放大器和U3D LF444输入运算放大器连接，其输出端与MCU连接。

7.根据权利要求1所述的旋转机械轴振监测仪，其特征在于：所述MCU为C8051F020单片机，C8051F020单片机通过GPRS和RS485与上位机相连。

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