旋转设备振动在线监测系统

旋转设备振动在线系统旋转设备振动在线系统 技术方案技术方案 合肥优尔电子科技有限公司合肥优尔电子科技有限公司 2016 8 YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统 2 一 现状分析一 现状分析 随着我国工业现代化进程的加快 对于连续生产的企业而言 大型旋转设 备的稳定运行十分重要 一旦发生故障 都有可能导致整个生产线停机 造成 极大的损失 这种损失可达每小时数十万元之巨 特别是生产过程智能控制系 统的采用 对关键设备安全运行的依赖程度越来越高 因此 对这些设备进行 在线监测就显得非常重要 各种旋转设备运转过程中各零部件磨损并非相同 随其工作条件而异 但 磨损的发展是有其规律的 如果能够对设备受到的这种磨损失效规律进行掌握 设备各零部件的相对运动趋势将反应出振动 温度 声音的连锁效应 使我们 提前知晓设备各项功能发生改变的趋势与结果 国网铜陵发电有限公司拥有多 种大 中 小型旋转设备 其较多旋转设备占据着生产中的核心地位 二 系统架构二 系统架构 旋转设备振动在线监测系统 通过无线自组网和现场总线的方式 将从各 传感单元采集的数据汇集到管理后台 通过计算机系统处理实现应用服务 计 算机系统主要由数据前端设备 服务器机和管理端 PC 组成 系统拓扑如下图所示 YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统 3 无无线线自自组组网网 系系统统管管理理后后台台 旋旋转转设设备备 工工业业局局网网 关关联联工工控控系系统统 TCP IP 三 振动采集终端三 振动采集终端 3 1 振动传感器振动传感器 在旋转设备两端轴座 具体部位可根据现场情况确定 设置两组三维 X Y Z 方向 加速度振动传感器 测量振动位移矢量 监测主轴与轴瓦 轴座 之间的轴向 径向游离与波动情况 振动传感器利用压电晶体的正压电效应 当压电晶体在一定方向的外力作 用下 它的晶体面产生电压 采集电路检测出这个电压值后换算成受力大小 F 由公式 a F m 可以得出瞬间加速度大小 a 对加速度二次积分得出瞬间位移 量 从而得出被测对象振动频谱和振动位移 主要技术参数 主要技术参数 传感器类型 IEPE 灵敏度 100mV g 加速度量程 0 1 100mm s 速度量程 0 1 250mm s YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统 4 位移量程 1 3000 m 频率范围 0 3 12000Hz 10 谐振点 27kHz 分辨率 0 001g 非线性 1 横向灵敏度 3 恒定电流 4mA 输出阻抗 100 激励电压 DC24V 温度范围 40 80 放电时间常数 1 秒 3 2 振动采集器振动采集器 YT 400 振动采集器是合肥优尔电子科技自主研发的一款高性能 IEPE 类传 感器信号采集终端 内置了传感器所需的恒流激励和信号调理电路 可以不需 外部的信号调理器而直接采集 IEPE 传感器的输出信号 YT 400 具有四路大量 程 高采样率 低噪声的高性能同步信号采集通道 每个通道的量程为 10V 采样率高达 128Ksps 并能保证实时传输到后台服务器进行显示与分析 通过 高性能 ADC 和先进的 DSP 信号处理技术 使 YT 400 具备极低的采样噪声 在 1Ksps 采样率下采样噪声峰峰值仅为 0 00004V 满量程信号的信噪比高达 50 万 多通道 高采样率和低噪声和同步采样使 YT 400 能够满足科研与生产中 高端信号监测的需要 YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统 5 YT 400 系列采用跨平台通用的动态链接库作为驱动函数接口 可工作在 Server 03 Server 08 Win2000 XP WIN 7 WIN 8 等操作系统下 支持 VB VC C Builder Dephi LabVIEW Matlab 等大多数编程语言 主要技术参数 主要技术参数 输入通道输入通道 4 路同步采集通道 支持 IEPE ICP 类传感器 BNC 接线端子 交流输入 IEPE 调理调理 输出电流 恒定 4mA 驱动电压 24V 隔直电容 10 微法 电压量程电压量程 10 5V 到 10 5V 采样率采样率 128K 64K 32K 16K 8K 4K 2K 1K 八档可调 分辨率分辨率 128K 采样率下 噪声峰峰值 400 微伏 无噪声分辨率 15 7bit 噪声 有效值 60 微伏 有效分辨率 18 6bit 信噪比 103dB 64K 采样率下 噪声峰峰值 250 微伏 无噪声分辨率 16 2bit 噪声有 效值 38 微伏 有效分辨率 19 0bit 信噪比 105dB 32K 采样率下 噪声峰峰值 150 微伏 无噪声分辨率 17 0bit 噪声有 效值 23 微伏 有效分辨率 19 8bit 信噪比 109dB 16K 采样率下 噪声峰峰值 100 微伏 无噪声分辨率 17 7bit 噪声有 效值 16 微伏 有效分辨率 20 6bit 信噪比 113dB 8K 采样率下 噪声峰峰值 70 微伏 无噪声分辨率 18 4bit 噪声有效 值 10 微伏 有效分辨率 21 3bit 信噪比 115dB 4K 采样率下 噪声峰峰值 50 微伏 无噪声分辨率 18 6bit 噪声有 效值 9 微伏 有效分辨率 21 5bit 信噪比 117dB YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统 6 2K 采样率下 噪声峰峰值 40 微伏 无噪声分辨率 18 9bit 噪声有效 值 6 微伏 有效分辨率 21 8bit 信噪比 121dB 1K 采样率下 噪声峰峰值 35 微伏 无噪声分辨率 19 0bit 噪声有效 值 5 微伏 有效分辨率 21 9bit 信噪比 123dB 缓存缓存 DAQ Buffer 192K Bytes FIFO 1K Bytes 四 后台监测软件四 后台监测软件 4 1 软件功能软件功能 后台软件实现的功能如下图所示 YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统 7 旋转设备振动在线监测系统 状 态 数 据 分 析 系 统 管 理 故 障 预 测 诊 断 异 常 告 警 监 视 转 动 部 温 度 分 析 劣 化 倾 向 分 析 轴 承 故 障 诊 断 采 集 周 期 设 置 用 户 及 权 限 管 理 齿 轮 喷 射 润 滑 分 析 振 动 频 谱 分 析 故 障 预 测 及 预 警 故 障 及 检 修 管 理 状 态 综 合 分 析 异 常 告 警 管 理 异 常 告 警 分 析 运 行 负 载 分 析 监 测 设 备 管 理 4 2 系统主要功能概述系统主要功能概述 1 实时状态监测 实时状态监测 在旋转设备示意图相应监测部位实时显示设备振动峰峰值 及时反映设备 当前运转情况和运行状态 点击监测点可进一步显示每个监测点振动变化曲线 以及频谱图 下图为实时状态图案例 YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统 8 下图为振动频谱时域图案例 2 异常告警管理 异常告警管理 在实时状态监测时对状态数据进行阈值分析 超出阈值或装备规格标准时 YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统 9 自动进行异常告警 在实时监测图中通过变化红色告警提示 可以以声音形式 提示用户 提供对历史告警数据进行查询 分类统计和比较 3 振动数据分析 振动数据分析 通过对历史状态数据的分类 梳理和模拟 进行时序分析直观描述 对设 备状态及变化趋势进行分析 绘制趋势曲线 来展现设备状态重要数据点的变 化情况 下图为监测数据拟合图案例 4 故障预测诊断 故障预测诊断 根据预先设置的故障线阈值和劣变规律 进行劣化倾向的定量化管理 基 于在 离线数据分析对象设备的劣化倾向程度和减损量的变化趋势 通过周期 性对设备劣化倾向进行检测记录 按时间绘制成图表和曲线 拟合其变化趋势 预测最佳检修周期和更换周期 为制定设备检修计划提供依据 根据旋转设备的部件参数和运行参数 转速 轴承类型及型号 齿轮齿数等 自动计算出轴承内圈 外圈 保持架 滚动体的故障频率 结合轴承水平 垂 直 径向的时域波形和频谱波形 判断可能故障 如不平衡 不对中 松动 齿轮磨损等 并结合专家数据库中前期积累的知识和经验等数据 为有效地诊 YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统 10 断轴承的故障提供参考 5 系统管理 系统管理 提供对旋转设备及监测部位 技术参数等基本信息维护 提供对采集网络 采集周期等采集基本信息维护 提供对系统用户及权限配置等系统基础功能 YOUOTECH 旋转设备振动在线监测系统 11 五 实施单位简介五 实施单位简介 合肥优尔电子科技有限公司 是由中国科技大学多名博士基于科研成果产 业化发起并组建的创新型企业 位于合肥高新区国家大学科技园 系国家 高 新技术 企业和安徽省 双软认证 企业 公司管理体系通过 GB T 19001 2008 ISO 9001 2008 认证 并且正在按照 CMMI 1 3 集成模型框架管理和改进 工程过程 建立高标准 高效率 低成本的软件成果产业化机制 企业致力于能源电力 化工建材和冶金制造等工业企业信息化与工业化融 合技术开发应用 拥有多项核心技术成果和数十项自主知识产权 具有高水平 的系统技术集成能力和嵌入式产品开发经验 其专业技术处于国内领先水平 企业主要产品为 工业一体化智能巡检仪 分布式无线采集器 无线数据 中继器 数据收发器 综合环境数据探测器等工业移动计算终端 并基于专业 化终端产品为用户定制工业设备点巡检系统 设备状态监测与故障诊断系统 企业能源管理系统 煤场数字化及燃煤优化配比管理系统 设备远程监测系统 等应用方案与工程实施 作为中国科技大学数据融合实验室的校外基地 企业建立了完备的 产学 研 技术开发体系 拥有学风严谨 技术精湛的研发团队 在涉及工控信息化 领域的多个研究方向具备学科领头和创新能力 多数员工具有电子信息工