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矿用振动筛在线监测及毛病诊断体系设想与使用_刘乘

  矿用振动筛在线监测及毛病诊断系统设想与使用_刘乘_电力/水利_工程科技_专业材料。第3 1 卷 第 1 期 陕西科技大学学报 V o l . 3 1N o . 1 o u r n a l o f S h a a n x i

  第3 1 卷 第 1 期 陕西科技大学学报 V o l . 3 1N o . 1 o u r n a l o f S h a a n x i U n i v e r s i t o f S c i e n c e &T e c h n o l o 0 1 3 年 2 月 J e b . 2 0 1 3 y g y 2 F * ( ) 1 0 0 0 5 8 1 1 2 0 1 3 0 1 0 0 9 0 0 4 文章编号 : - - - 矿用振动筛在线监测及毛病诊断系统设想与使用 刘 乘 ,张丽娜 ,刘 勋 ( ) 陕西科技大学 设想与艺术学院 ,陕西 西安 7 1 0 0 2 1 摘要: 基于 L 设想出振动筛在线监测系统 , 监测筛箱的异 a b V I EW 与相关硬件系统的搭配 , 弹簧分歧性和激振器轴承振动 ; 通过监测振动筛的振动加快度值 、 振动频次 、 相位以及 常振动 、 由加快度积分获得活动轨迹来判断振动筛的工作环境 ,振动筛应用 最终建立了振动筛负载工况在线诊断 系统 , 操纵数据库堆集并办理长周期的监测数据 , 开辟状 态特 征 提取、 非常环境主动辨识和运 对非常振动 、 轴承毛病和弹簧纷歧 致 情 况 进 行 实 时 报 警 , 并通过自进修堆集 行趋向阐发软件 , 毛病诊断经验 . 本系统包罗数据及时采集 、 及时 显 示 、 实 时 分 析 以 及 在 线 诊 断、 离 线 分 析、 近程 监测等功能 . 环节词 : 振动筛 ;在线监测 ; L a b V I EW;毛病诊断 ;近程监测 中图法分类号 : T D 4 文献标识码 :A T h e d e s i n a n d a l i c a t i o n o f o n l i n e m o n i t o r i n - g p p g d i a n o s i s s s t e m o f s c r e e n a n d g y , , L I U C h e n Z HANG L i n a L I U X u n - g ( , , ) C o l l e e o f A r t a n d D e s i n S h a a n x i U n i v e r s i t o f S c i e n c e &T e c h n o l o X i ′ a n 7 1 0 0 2 1, C h i n a g g y g y : , A b s t r a c t B a s e d o n L a b V I EW a n d r e l a t e d h a r d w a r e d e s i n i n t h e o n l i n e m o n i t o r i n s s t e m - g g g y , , , s c r e e n m o n i t o r i n t h e A b n o r m a l v i b r a t i o ns r i n c o n s i s t e n c i b r a t i o n e x c i t e r . B a n f o r - g p g yv y , , , h a s e a l z i n t h e a c c e l e r a t i o n f r e u e n c c h a n e s a s w e l l a s t h e d i s l a c e m e n t i n t e r a t e d p y g q y g p g , u d i n f r o m t h e a c c e l e r a t i o nj t h e w o r k i n c o n d i t i o n o f s c r e e n.T h i s s s t e m i n c l u d i n d a t a g g g y g , , , , , a c u i s i t i o n r e a l t i m e d i s l a a n a l s i s d i a n o s i s o f f l i n e a n a l s i s r e m o t e m o n i t o r i n . - q p y y g y g : ; ; ; K e w o r d s s c r e e n o n l i n e m o n i t o r i n L a b V I EW; d i a n o s i s r e m o t e m o n i t o r i n - g g g y 筛在线监测及毛病系统进行研究 . 振动筛是操纵振动对物料进行筛分 , 它的工作 振动属于质量 -弹簧 -阻 尼 系 统 的 稳 态 强 迫 振 动 , 现 但对其 有理论研究对振动筛的损坏机理有所注释 , 在线毛病检测的研究却相对较少 . 基于上述缘由 , 本文连系 L a b V I EW 软件 及相 关硬件系统 , 研究了此大型直线振动筛振动加快度 的数据采集 、 阐发 及 加 速 度 和 位 移 之 间 的 转 换 , 得 0 引言 跟着我国煤矿财产的快速成长 , 对大型筛分器 质 量 要 求 也 越 来 越 高, 国内煤 械的需求越来越 大 , 炭企 业 也 需 要 得 到 高 性 能 的 振 动 筛 . S L O 2 4 9 6大 型振动筛是陕西神 木 神 华 集 团 目 前 正 在 使 用 的 振 动筛型号之一 , 性 能 整 体 优 良, 但也具有局部的破 损和利用问题 , 以此为根本我们提出了对大型振动 2 0 1 2 1 2 1 3 * 收稿日期 : - - ) 基金项目 : 维德科技横向科研项目 ( 4 7 8 5 , 作者简介 : 刘 乘( 男, 山东济南人 , 传授 , 研究标的目的 : 包装测试与节制 1 9 5 1- ) 第1期 刘 乘等 : 矿用振动筛在线监测及毛病诊断系统设想与使用 ·9 1· 到了 振 动 幅 值 、 频 率、 振 动 轨 迹、 弹 簧 一 致 性 监 测, 为毛病诊断供给了强无力的支持 , 削减筛分设备故 障停机带来的系统停产或出产系统能力减半运转 . 在经济效益 、 设备 安 全 运 行 、 合理婚配出产与检修 间接经济效益显 打算等方 面 有 广 阔 的 应 用 空 间 , 著. 1 振动监测与阐发系统 1. 1 振动加快度数据采集模块 数据采集 部 分 包 括 : 传 感 器、 信号调度器( 放 、 / 滤波等 ) 大、 A D 转换器及计较机 . 振动筛的 振 动 位 移 比 较 大 , 活动轨迹近似椭 圆, 现有的非接触 式 、 非三向的位移传感器难以测 得振动筛的位移 ; 从 故 障 诊 断 方 面 分 析, 既用到了 1] , 也用到 振 动 频 率 、 幅 值, 相 关 研 究 表 明[ 微 位移 , 强制消噪比力简单 , 但容易丢失原信号中有用 的毛病信号 , 所以 本 系 统 采 用 门 限 消 噪 处 理 方 法 . 该方式按照经验设定门限值 , 对信号小波分化中的 高频系数 用 门 限 值 处 理 . 即大于门限值的部门保 低于门限 值 的 系 数 变 为 0. 再对信号进行小波 留, 2] 重构即可达到消噪的目标 [ . 1. 2. 3 加窗处置 因为计较机速度和处置工作量以及计较机存 储容量等方面的限制 , 只能从当选取有时长的数据 样本加以处置 . 信号加窗会使信号添加新的频次成 分, 而且使谱值大小发生变化 . 从能量角度讲 , 相当 于原始信号各类频 率 成 分 处 得 能 量 渗 透 到 其 他 频 因而 , 选用合适的窗函数长短常主要的 , 率成分上 . 在对几个常用窗函数理解的根本上 , 连系振动筛工 , 作信号的特征 ( 窄 带 信 号, 有较强的干扰噪声) 我 们选用旁瓣幅度小的窗函数 , 如汉宁窗 . 1. 3 阐发与比力模块 阐发模块包罗时域阐发 、 频域阐发 、 形态识别 、 趋向阐发 、 图形显示 ; 比力模块有毛病诊断模块 、 数 据办理模块 、 系统办理模块等 . 1. 3. 1 及时加快度信号 , 采样频次设置为1 信号颠末传感器 、 适 0KH z 配器 、 数据采集卡最终达到计较机 , 颠末数据标定 、 滤波等算法后 , 得 到 如 图 2 所 示 加 速 度 信 号. 从图 中能够 看 出 弹 簧 支 撑 处 X 方 向 加 速 度 幅 值 约 , 合适振动筛出场查验数据 . 为 3. 5g 分所发生的误差 比 积 分 所 产 生 的 误 差 要 大 , 同 时, 振动筛的毛病消息往往发生在中高频段 ; 所以颠末 阐发与会商 , 本系 统 采 用 三 向 加 速 度 传 感 器 . 五个 加快度传感器 , 此中一个安装在偏疼块上方的轴承 处, 做为激励信号 ; 其它四个别离安装在四个弹簧 作为振动的响应信号 . 如图 1 所示 . 支持上方 , 图 1 传感器安装位置 1. 2 振动数据信号的处置模块 1. 2. 1 信号标定 加快度值通过传感器转换为电压值 , 颠末数据 采集卡后传输到计较机中 , 获得一系列离散的电压 值, 单元为 V, 因而 , 要 换 算 成 加 速 度 值. 前面提到 所选传 感 器 X 和 Y 方 向 的 灵 敏 度 分 别 为 2. 0 0 -2 -2 / · / · 数据在通过适 mV m s 和 2. 0 2 mV m s . 配器时被放大 了 1 所 以, 若是令 X 标的目的采集 0 倍, ) ( ) 的数据为 x( 为数据长度 则加快度 x 与 i i . 1( i) ( / ( 的换算关系为 x x( i) 1 i) = ( x( i) ×1 0 0 0) 1 0× ) , , 同理 标的目的的 换 算 方 法 只 是 把 灵 敏 度 设 定 为 Y 2 -2 / , 就能够获得 Y 标的目的的加快度 2. 0 2 mV m ·s 图 2X 标的目的加快度信号 1. 3. 2 及时频谱阐发 反映了信号 频谱是信号在频域上的主要特征 , 的频次成分以及 分 布 情 况 . 伴 随 着 故 障 的 发 生、 发 往往会惹起信 号 频 率 结 构 的 变 化 . 频谱阐发的 展, 目标是把复杂的时 间 历 程 波 形 经 傅 里 叶 变 换 分 解 为若干单一的谐波分量来研究 , 以获得信号的频次 布局以及各个谐波的幅值和相位消息 . 图 2 为本次 尝试安装在 弹 簧 支 承 座 处 的 信 号 X 方 向 的 信 息 . 图3是 图 2 中 信 息 的 F 分 F T 变 换 得 到 的 幅 频 图, 析现实尝试中激励信号 , 振动筛工作频次为 1 7H z 摆布 , 由图 3 显示 的 幅 频 图 可 以 看 出 , 在1 7H z附 值. 1. 2. 2 小波降噪 ·9 2· 陕西科技大学学报 第3 1卷 近的幅值最大 , 申明幅频阐发准确 、 可行 . 组的大小能够去掉这些鸿沟突变数据 , 获得更好的 , 位移图 . Y 标的目的和 X 标的目的的加快度相位相 差 9 0° 通过把 X 和 Y 方 向 的 位 移 合 成 , 能够获得振动筛 在X 如 图 7 所 示, 位移大小 Y 平面 内的振 动轨 迹, 振动角度约为 4 保守振幅的检测是 约为 7mm, 5 ° . 本系统通过采集加快度数据及相 通过人眼察看的 , 应的数学算法获得振动筛的振动位移及角度 , 比传 统方式愈加切确 、 直观 . 图 3X 标的目的加快度信号的频谱阐发图 1. 3. 3 及时振动轨迹 在监测弹簧失效与否时能够用振动筛的振动 本系统间接测得的是 轨迹和振动倾角来进行判断 . 加快度信号颠末两次积 振动筛的振动加快度信号 , 分变换能够获得位移 . 一次积分获得图 4 所示的速 图 4 的速度信 号 带 有 明 显 的 趋 势 项 . 现场采集 度, 大多都含有必然的直流分 到的振动加快度信号中 , 量, 表现为波形中基线的漂移 . 在积分时 , 先对这一 从信号中剔除后再进行数值积 直流分量进行估量 , 分. 实践发觉 , 因为我们在截取数据时 , 不克不及获得完 3] , 全的整周期数 据 , 不 能 正 负 抵 消[ 从而形成对直 图 6X 标的目的振动位移图 流分量估量的误差 , 所以信号的直流分量不成能完 残存的细小误差在积分的过程中也将被 全被剔除 , 放大 . 导致需要再次进行批改 . 所以 , 我们将加快度 4] 数据进行数值积分后 , 采用最小二乘法 [ 剔除掉存 在的趋向项 . 图 7 振动筛振动位移 2 毛病诊断模块 图 4X 标的目的带趋向项的速度图 本系统次要从非常振动 、 弹簧分歧性来检测振 非常振动监测通过度析监测点 动筛能否呈现非常 . 的受力大小 、 频次 、 活动轨迹来判断振动能否非常 ; 通过监测 、 阐发筛 体 上 4 个 监 测 点 的 相 位 , 来判断 弹簧的分歧性 . 目 前, 系统的毛病诊断通过进修不 同工况下的数据 , 包 括 设 备 的 工 作 负 载、 运转的历 得 到 一 个 实 时 的 特 征 信 号 阈 值, 史过程等的分歧 . 图 5 消弭一次项后的速度图 图 5 带有较着的谐波趋向项 , 此谐波的频次大 , 约为 2. 颠末阐发与研究 , 此值正好是 振动筛 5H z 5, 6] , 的一 阶 固 有 频 率 . 通 过 零 相 位 滤 波 后[ 积分得 随 后, 此课题会完美此设备概率神经收集模 7, 8] , 型[ 通过成立设备汗青数据的形态概率模 9] , 型[ 并按照概率模子由汗青数据确定设备运转状 态的报警 阈 值 . 由此确定的报警值不是原封不动 跟着设备的运 行 会 作 状 态 调 整 , 合适设备的实 的, 因为考虑了设备运转的现实环境和现场的 际环境 , 对设备 状 态 监 测 有 实 际 的 指 导 意 义 , 使 工作环境 , 到 X 标的目的的位移图 , 如 图 6 所 示. 信号截断处具有 鸿沟效应问题 , 使 信 号 结 尾 处 有 突 变. 通过设置数 第1期 刘 乘等 : 矿用振动筛在线监测及毛病诊断系统设想与使用 ·9 3· 系统最终可以或许达到智能诊断的自顺应报警结果 , 提 高诊断精度 . 目前特征信号与毛病类型有如下关系 : ( ) 激振器处 ( 图 1 的 5 号监测点 ) 的加快度信 1 振动频次偏离一般值 : 传动皮带过松 , 拉紧传 号: a . 振 动 器 内 润 滑 脂 变 稠 结 块, 清洗振动 动皮带 ; b. 器, 更新添加合适的润滑脂 . 加快度值偏离一般值 : 传动皮带过松 、 拉紧传动皮带 、 负载过大 . ( 响应处( 图 1 的 1, 的 加 速 度 信 号: 2) 2, 3, 4) : 振动频次偏离正 常 值 如 果 激 励 部 分 没 出 现 异 常 , 则可能筛体粉碎 ; 加快度偏离一般值 : 弹簧失效 . ( 位 移 信 号: 角 度 差 值 大: 弹 簧 问 题、 箱体刚 3) 箱体核心偏移 ; 振幅偏离一般值 : 一侧弹簧 度不敷 、 失效 , 偏载 . ( ) 相位信号 : 相位差值偏离一般范畴 : 摆布或 4 者前后弹簧不分歧 . 上面所述的特征信号与毛病类型属于初步的 颠末长 时 间 的 数 据 积 累 后 , 可进一步确 毛病诊断 , 定特征信 号 与 故 障 类 型 的 关 系 , 提高判断的准确 率. 3 诊断系统收集通信功能 此收集通信功能的目标使相关操作人员在远 程计较机对现场诊断系统可以或许进行浏览和操作 . 本 系统采用 T C P 手艺实现局域网数据通信 . / L a b V I EW 运 用 内 嵌 的 T C P I P收集通信协 议组实现近程测控 系 统 通 讯 把 数 据 从 一 个 网 络 或 实现了 者I n t e r n e t计较机传输到别的一台计较机 , 这 单个收集 内 部 以 及 多 个 互 联 网 络 之 间 的 通 讯 . 样, 科研人员和工 程 技 术 人 员 即 使 不 在 控 制 现 场 , 也能够通过收集随 时 了 解 现 场 系 统 运 行 情 况 和 系 统参数的及时变化 , 及时调整现场节制系统运转状 / 况, 从而达到远 程 监 控 的 目 的 . 采用 C 客 户 机/ S( 办事器 ) 模 式 进 行 通 信, 是在 L a b V I EW 平 台 下 网 诊断系统 由 服 务 器 采 集 、 分 . 析、 诊断发生现场 实 时 分 析 数 据 , 通过局域网送至 [ 1 0] 端口 , 如许才能与 服 务 器 之 间 进 行 正 确 的 通 讯 . 图 所示界面的数 据 很 好 地 反 映 了 8 为客户端的界面 , 如许大大减轻了工作人员的劳动 振动筛工作环境 . 强度 , 使得 管 理 者 在 办 公 室 就 能 看 到 现 场 工 作 情 进行近程操控 . 况, 图 8 近程监测 4 竣事语 该系统完成振动筛在线监测及毛病诊断功能 , 包罗实现同步采 集 筛 箱 振 动 、 激 振 器 轴 承 振 动, 实 现弹簧分歧性监 测 功 能 , 目 前, 没有合适的监测弹 本系统通过监测各个点的相位以 簧分歧性的方式 , 本方 及监测点的相位差来判断弹簧工作的分歧性 , 目前 , 该系统运转不变靠得住 . 法已申请专利 . 参考文献 [ ]韩清凯 , 于晓光 . 基于振 动 分 析 的 现 代 化 机 械 故 障 诊 断 原 1 理及使用 [ 北京 : 科学出书社 , M] . 2 0 1 0: 1 8 3 2. - [ ]崔锦泰 . 小波阐发导 论 [ 西 安: 西 安 交 通 大 学 出 版 社, 2 M] . 1 9 9 5. 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