轴承实时监测系统

2015-05-13 13:11:42   来源:eechina   

关键字: 轴承  实时监测系统  CompactRIO

挑战:构建机器状态监控系统有特定的要求:适应现场恶劣环境、丰富灵活的传感器/ 数采接口、信号处理的专业软件以及实时性可靠性等要求。

方案:系统由旋转机械平台、传感器、NI CompactRIO和PDA四大部分组成。NI CompactRIO主要负责信号采集和处理工作,手持PDA运行人机界面,提供数据查看和控制指令。运行在CompactRIO FPGA芯片上的程序负责数据采集和高速信号处理,并对分析结果进行判断预警。实时控制器上的程序负责把数据通过网络接口发送到人机界面,同时接收人机界面送过来的指令。

作者:徐驰 - 上海聚星仪器有限公司

1. 监控对象和传感器

监控对象我们选用Spectraquest 公司的轴承平衡故障仿真器。这个仿真器用于演示和研究运行中轴承故障和非平衡状态。仿真器有一个交流电机驱动旋转设备,交流电机的变频器提供一个面板,用户可以通过面板上的按钮和旋钮改变电机的转速。旋转设备内置一个光电传感器,可提供电机的转速信号。转轴上安装了两个铝制飞轮,在每个飞轮上有大小两圈等间隔的孔,用于安装配重。通过在不同位置安装配重来实现不平衡的旋转效果。整个旋转机构外套有一个玻璃罩子,用以保护使用者。

1.jpg 
图 1系统硬件连接实物图

本系统主要监控旋转机械设备的动态特性,因此需要测量轴承振动、轴心偏移以及转速信号。振动信号采用4个IEPE振动传感器,分别测量轴前后段水平和垂直两个方向的振动,安装在轴承座上,如图 2左所示。IEPE 是振动传感器的一个工业标准,核心由两部分组成:感受力的压电材料和放大信号的集成电路。这种传感器具有灵敏、动态范围大、信噪比高、信号调理方便等特点。这里选用的振动传感器是上海北智技术有限公司的14115 型工业测振传感器,测量范围是250 g,灵敏度是100 mv/g。我们使用电涡流式位移传感器测量转轴偏移,这种传感器通过电磁感应效应测量被测金属导体距探头的距离。转轴恰好是金属体,同时位移传感器是非接触式的,测量时不会影响转轴本身的运动。在垂直于轴线的平面放置一个支架,如图 2右所示,与垂直方向夹角分别是45度和-45度安放两个位移传感器,这样可以测量轴心偏移。这里选用的位移传感器是北京京仪北方仪器仪表有限公司的ϕ8 mm 探头的电涡流传感器。量程是2 mm,灵敏度8mv/um。传感器的输出电压很小,产品中包括了配套的前置放大器,前置放大器需要提供-12和+12V 的直流供电。

2.jpg 
图 2传感器的安装

转速信号是由故障仿真器自带的光电传感器提供,每转一圈就会有一个脉冲信号。信号脉冲高电平为5V。
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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0513/article_11754.html
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