一种螺杆式风机振动数据获取系统的制作方法

本实用新型涉及煤矿设备监测技术领域，特别是涉及一种适于煤矿用螺杆式风机振动数据获取系统。

背景技术：

近年来，随着铁矿企业设备结构大型化以及自动化程度的显著提高，对设备的可靠性和安全性的要求也越来越高。各个大型铁矿企业也一直致力于提高生产现场管理手段的科技含量和水平，探索设备控制远程化、运行无人化、设备监控科学化的目标。其中一个很重要的课题就是研究铁矿大型关键机组设备的状态监测，及时发现安全隐患，提前预计、及时报警，如何从传统的计划检修向状态预知检修方向的转变。

一方面，实施设备感知状态监测和故障分析技术不仅涉及到设备的维护方面，它对改善设备全寿命周期内各个环节的工作，包括设计、制造、安装、维护、检修以及备件及设备管理等，都提供了科学的、指导性的依据。

另一方面，故障分析技术作为现代化设备管理的重要组成部分，是设备管理与维修管理必不可少的手段。在市场竞争日益激烈的今天，设备维修成本的控制和降低是企业最可挖掘的潜力之一。因此，应用故障技术，使状态预知维修取代传统而落后的故障维修和定期预防维修是历史的必然。

一个完整的双螺杆压缩机组包括原动机(电动机)、传动机构(联轴器)和双螺杆压缩机。这样整个机组就包含轴承、齿轮、螺杆、电机转子等较多易产生振动的部件，因此在机组振动频谱中多夹杂这些部件产生的正常振动频率或异常频率。由于振动监测是对机械设备进行状态监测和故障诊断最常用的监测方法，因此通过振动监测实现对双螺杆压缩机组的诊断，需要提取和分析常见故障的振动频谱。由于压风机需要检测的振动点较多，经常出现获取到的振动波出现叠加影响计算精度。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种螺杆式风机振动数据获取系统。

本实用新型提供了如下方案：

一种螺杆式风机振动数据获取系统，包括：

振动采集单元，所述振动采集单元包括依次电连接的加速度传感器、放大单元、模数转换单元、数据存储单元以及无线信号发送单元；所述加速度传感器安装于螺杆压风机易振动部件检测点处；所述放大单元包括依次相连的电流放大器、低通滤波器以及电压放大器，所述电流放大器与所述加速度传感器电连接，所述电压放大器与所述模数转换单元电连接；

瞬态数据分析单元；所述瞬态数据分析单元包括依次电连接的无线信号接收单元、频率分析单元、振动速度和振动位移计算单元以及显示单元；

中央服务器，所述中央服务器与所述振动位移计算单元电连接。

优选的：所述检测点包括电机非驱动端垂直检测点、电机非驱动端水平检测点、电机非驱动端轴向检测点、电机驱动端垂直检测点、电机驱动端水平检测点、增速齿轮轴承垂直检测点、增速齿轮轴承水平检测点、螺杆轴承垂直检测点、螺杆轴承水平检测点。

优选的：所述螺杆压风机为多台，每台所述压风机分别连接有一套所述振动采集单元以及一套相对应的瞬态数据分析单元。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

通过本实用新型，可以实现一种螺杆式风机振动数据获取系统，在一种实现方式下，该系统可以包括振动采集单元，所述振动采集单元包括依次电连接的加速度传感器、放大单元、模数转换单元、数据存储单元以及无线信号发送单元；所述加速度传感器安装于螺杆压风机易振动部件检测点处；所述放大单元包括依次相连的电流放大器、低通滤波器以及电压放大器，所述电流放大器与所述加速度传感器电连接，所述电压放大器与所述模数转换单元电连接；瞬态数据分析单元；所述瞬态数据分析单元包括依次电连接的无线信号接收单元、频率分析单元、振动速度和振动位移计算单元以及显示单元；中央服务器，所述中央服务器与所述振动位移计算单元电连接。该螺杆式风机振动数据获取系统，使用无线传感器的设备可以实现振动信号的无线传输，利用相对容易的滤波电路来执行滤波过程，可有效防止加速度传感器获得的电磁波出现叠加。有助于降低传感器的成本，通过简化电路来减小尺寸，并通过延长电池寿命来延长维护间隔。此外，自峰值水平震动通过快速傅立叶变换处理由频率分辨率分散的位移作为包括峰值频率的窄带之间的电平的合成值获得，即使模数转换元件的频率分辨率不清楚，也可以获得精确的峰值。并且可以通过降低成本、缩短传输时间和延长电池寿命来有助于维护间隔的延长。

当然,实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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是本实用新型实施例提供的一种螺杆式风机振动数据获取系统的连接框图；

图2是本实用新型实施例提供的检测点布置图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

参见图1、图2，为本实用新型实施例提供的一种螺杆式风机振动数据获取系统，如图1所示，该系统包括振动采集单元1，所述振动采集单元包括依次电连接的加速度传感器11、放大单元12、模数转换单元13、数据存储单元14以及无线信号发送单元15；所述加速度传感器11安装于螺杆压风机易振动部件检测点处；所述放大单元12包括依次相连的电流放大器121、低通滤波器122以及电压放大器123，所述电流放大器121与所述加速度传感器11电连接，所述电压放大器123与所述模数转换单元13电连接；

瞬态数据分析单元2；所述瞬态数据分析单元2包括依次电连接的无线信号接收单元21、频率分析单元22、振动速度和振动位移计算单元23以及显示单元24；

中央服务器，所述中央服务器与所述振动位移计算单元电连接。

进一步的，所述检测点包括电机非驱动端垂直检测点、电机非驱动端水平检测点、电机非驱动端轴向检测点、电机驱动端垂直检测点、电机驱动端水平检测点、增速齿轮轴承垂直检测点、增速齿轮轴承水平检测点、螺杆轴承垂直检测点、螺杆轴承水平检测点。所述螺杆压风机为多台，多台所述压风机各自包含的加速度传感器分别与独立的采集器相连。所述螺杆压风机为多台，每台所述压风机分别连接有一套所述振动采集单元以及一套相对应的瞬态数据分析单元。

该振动采集单元可以包括检测风机旋转部位振动的振动加速度传感器、放大来自振动加速度传感器的模拟输出信号的放大单元、将放大信号转换成数字信号的a/d转换单元，并存储a/d转换的数字信号无线发送/接收单元，该无线发送/接收单元将存储在该存储单元中的数字信号无线发送到指定的每个单元，无线信号发送单元为包括电源单元的无线传感器，无线信号接收单元用于接收来自所述无线传感器的数字信号，所述频率分析单元通过快速傅里叶变换处理对数字信号进行频率分析，瞬态数据分析单元包括基于频率分析单元的频率分析数据计算振动速度、振动位移等的计算单元，并执行状态确定；在振动监测装置中，包括：频率分析单元在通过截止频率在上限附近的低通滤波器后放大信号，并且由发送/接收单元接收的数字信号至少比模拟输出信号的监视频率的上限高4倍。

该螺杆式风机振动数据获取系统，使用无线传感器的设备可以实现振动信号的无线传输，利用相对容易的滤波电路来执行滤波过程，可有效防止加速度传感器获得的电磁波出现叠加。有助于降低传感器的成本，通过简化电路来减小尺寸，并通过延长电池寿命来延长维护间隔。此外，自峰值水平震动通过快速傅立叶变换处理由频率分辨率分散的位移作为包括峰值频率的窄带之间的电平的合成值获得，即使模数转换元件的频率分辨率不清楚，也可以获得精确的峰值。并且可以通过降低成本、缩短传输时间和延长电池寿命来有助于维护间隔的延长。

需要说明的是，本申请所涉请求保护的方案是在于各个硬件设备的选取和连接关系，而本领域技术人员，在获知本申请硬件方案时，可以采用现有技术中常见的采用获取振动数据对设备进行故障判断的方法，对设备的故障类型等进行判断。具体的判断方法以及计算机程序不在本申请请求保护的范围内。本申请实施例中涉及到的判断方法的描述，只是为了对本申请提供的系统的可实现性进行说明。

一个完整的双螺杆压缩机组包括原动机(电动机)、传动机构(联轴器)和双螺杆压缩机。这样整个机组就包含轴承、齿轮、螺杆、电机转子等较多易产生振动的部件，因此在机组振动频谱中多夹杂这些部件产生的正常振动频率或异常频率。由于振动监测是对机械设备进行状态监测和故障诊断最常用的监测方法，因此通过振动监测实现对双螺杆压缩机组的诊断，需要提取和分析常见故障的振动频谱，然后通过在检测点获得的实时振动频谱与常见故障的振动频谱进行比对，当实时振动频谱超出常见故障频谱时则判定该检测点出现故障。双螺杆压缩机组的振动测点布置图如图2以及表1所示。根据双螺杆压缩机组的结构及多年的经验总结出压缩机常见且故障频率容易混杂的故障形式包括：轴承故障、电机转子条故障、齿轮故障、螺杆故障等。压风机设备属于转速基本恒定的设备，所以不再安装转速传感器，设备分析时选用模拟键相来分析。

表1压风机测点布置

本申请提供的系统的工作原理为：可通过对机器或结构在工作状态振动的下状态监测，对机器或结构可进行故障诊断、环境控制、等级评定；测量机器或结构的受迫振动获得被测对象的动态性能：固有频率、阻尼、响应、模态等信息，找出薄弱环节，通过改进设计提高其抗振能力，或通过隔振处理改善机械的工作环境和性能。具体的，首先振动传感器试试获取检测的振动变化情况即振动监测数据，因为震动产生加速度，利用这个特点采用加速度传感器就可以采集加速度变化，经过处理成频谱。采集器将获取到的振动监测数据进行采集传输给数据交换机，数据交换机将振动监测数据传输至瞬态数据分析单元，瞬态数据分析单元用于将所述振动监测数据进行分析以及处理获得数据的特征信号；瞬态数据分析单元用于将所述振动监测数据进行分析以及处理获得数据的特征信号，并将所述特征信号周期性的传输给所述中央服务器；所述中央服务器用于将所述数据的特征信号与预置的标准特征进行比对以便实现故障类型的判断。该特征信号可以获取到的振动频率信号，中央服务器中可以预先设置有某一检测点的标准振动频率，例如，当检测点1x和/或1y获得的震动频率超出预设的标准振动频率范围时，则判定电机非驱动端出现故障。其他检测点的检测方法与该检测点的检测方法类似，再次不在赘述。需要说明的是，由于各个部位故障出现后表现的动态性能形式不同，可以根据经验对不同检测点设置不同的标准分析数据类型，此时需要在检测点设置的传感器获取相应的分析数据类型即可。分析数据类型可以为固有频率、阻尼、响应、模态等。

本申请提供的螺杆式风机振动数据获取系统，集成了传感器技术、信号处理、计算机应用、专家系统等技术的高科技应用产品。系统通过连续在线监测旋转机械运行振动参数，及时了解螺杆压风机机组的运行状况，为事故征兆的预诊断提供重要的数据资料，对已发生的故障进行快速的诊断分析，及时指出故障原因，提醒运行人员采取必要的措施，为机组的安全运行提供可靠的保障。此外可通过系统的严密监测和诊断分析，判断螺杆压风机有无异常或故障趋势。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。