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風機狀態監測與故障診斷系統

風機狀態監測與故障診斷系統

1.需求分析

1.1客戶需求:

客戶現場一共有60臺風機,設備運轉過程中高速轉動的風機軸承,如果存在轉動慣量的不平衡,就會產生振動,帶來危害,所以需要對每一臺風機的健康狀態進行監測,以達到實時了解風機關鍵部件的運行狀態,對設備關鍵部件進行故障監測和故障診斷的目的,并為預先性維護提供依據。

根據現場應用環境需要監測的物理量有風機軸承座震動,溫度以及風機的轉速。

系統應滿足以下需求:

1.能夠實現對安裝在風機軸承座水平,垂直面的壓電傳感器信號的采集,分辨率不低于16位,采樣率不低于10KHz。

2.能夠實現對安裝在風機軸承座上的PT1000溫度傳感器信號的采集,分辨率不低于16位,采樣不低于10Hz;

3.能夠實現對安裝在風機側軸上的轉速傳感器數據的采集,轉速范圍0600,000 RPM ,脈沖輸出TTL 脈沖輸出,高電平約為+5V,低電平約為 0V;

4.能夠實現對電機輸入電流的監測。

5.對采集到的的數據進行存儲,分析,進行故障診斷,報警輸出,狀態顯示,并導出報表。

1.2 系統組成。

風機狀態監測與故障診斷系統由振動傳感器,溫度傳感器,轉速傳感器、數據采集器、交換機、服務器,上位機、系統軟件等構成。

       阿爾泰

 

1 風機狀態監測與故障診斷系統

 

 

 

2. 硬件方案

2.1硬件配置清單

表2 件配置清單

序號

名稱

型號

參數

數量

1

服務器

IPC-8362A

處理器:14nm LGA1151 Intel? 8th Core ? i7-8700,內存:DDR4 SDRAM Unbuffered DIMMs supported up to 64GB (默認發貨配16G)

硬盤:2.5 寸 480G SSD SATA 硬盤(默認)

顯示接口:1個VGA,1個DP,1個HDMI  

以太網:2個

電源供電:內置 ATX 電源供電

操作系統:win10

1

2

千兆網交換機

FC708

 

· 8個電口支持自動適應10Mbps和100Mbps環境,便于網絡的升級,1個光口支持1000Base-SX/LX千兆光纖傳輸標準,可與其它支持1000Base-SX/LX千兆標準的廠家產品互通,超低功耗,低發熱,能長時間穩定工作,支持雙纖多模、雙纖單模和單纖單模多種光纖口選擇,

20

3

數據采集器

NET5621A

支持以太網、USB數據傳輸方式;AD:單端16差分8 250K 16 8KFIFO 量程:±10V、±5V、±2.5V、0~10V、0~5V;

DA212100K 8KFIFO 量程:±10.8V、±10V、±5V、0~10.8V、0~10V、0~5V;8DI、8DO ;1路獨立減法計數器

60

6

信號調理模塊

S1102D

輸入PT100 、PT1000、Cu50、Cu100、G53、BA1、BA2輸出:0~5V 0~10V 0~10mA 0~20mA 4~20mA     

60

S1107

頻率輸入,輸出0-10V

60

S1106I

輸入0-200A AC    輸出0~5V 0~10V

60

7

傳感器

CA-YD-170

震動傳感器  量程:±50g,靈敏度:100mV/g,頻響:0.3~10KHz

132

PM18-D1100V2-Y4L2/C6

轉速傳感器供電DC:+12~+30V, 大工作電流 15mA ,安裝間隙2~4 mm ,轉速范圍0~600,000 RPM ,脈沖輸出TTL 脈沖輸出,高電平約為+5V,低電平約為 0V。

60

HS-TP08

溫度傳感器  PT1000  溫度范圍-70°C-500°C

60

8

顯示器

 C27B1H 

AOC 27英寸1700R曲面高清臺式電腦顯示屏幕

1

9

開關電源

EDR-120

導軌安裝開關電源

60

10

耗材




 

2.2 服務器

IPC-8362是一款支持14nm LGA1151 Intel? 8th Core ? i7-8700的工業電腦。配置2組獨立 SO-DIMM DDR4 2666/2400MHz內存,最大可擴展至 64GB。

硬盤:2.5 寸 480G SSD SATA 硬盤(默認)

顯示接口:1 x VGA (up to 1920 x 1080@60Hz)外置 1 x DP++ (up to 4096 x 2304@60Hz)外置 1 x HDMI (up to 4096 x 2304@30Hz)外置 1 x Displayport (up to 4096 x 2304@60Hz) 內置

I/O 接口: 1 x KB/MS (1x6 pin) 外置 1 x RS-232(DB9) 外置 4 x USB 2.0 外置 4 x USB 3.1 外置 6 x SATA 6Gb/s (RAID 0/1/5/10 supported) 內置 2 x RS-232/422/485 (2x5pin, P=2.54) 內置 3 x RS-232 (2x5 pin, P=2.54)內置

音頻:3 x Audio jacks (line-out, line-in, mic-in)

擴展接口:2 x PCIe x8 3 x PCIe x4 2x PCI slot 1 x M.2 A key (2230, PCIe x1 & USB 2.0)內置 1 x M.2 M Key (2280, PCIe x2 only)內置

數字 IO:8-bit digital I/O (2x5 pin)內置

以太網:LAN1 : Intel? I219LM PCIe controller with AMT 11.0 support 外置 LAN2: Intel? I211AT PCIe controller 外置

電源供電:內置 ATX 電源供電

操作系統:win10               

阿爾泰

2.3 交換機 

FC708為一光八電以太網光纖收發器(亦稱光電介質轉換器),提供8個10/100M自適應的百兆電口和1個千兆光口,符合IEEE802.3、IEEE802.3 u、IEEE802.3z標準。支持兩種類型的媒體網絡連接:10Base-T、100Base-TX和1000Base-SX/LX??蓪?0Base-T、100Base-TX雙絞線電信號同1000Base-SX/LX光信號進行相互轉換。最大傳輸距離120KM,支持雙纖多模、雙纖單模和單纖單模光纖傳輸。8個電口支持自動適應10Mbps和100Mbps環境,便于網絡的升級。

1個光口支持1000Base-SX/LX千兆光纖傳輸標準,可與其它支持1000Base-SX/LX千兆標準的廠家產品互通,內置高效交換核心,實現流量控制,減少廣播包。支持電口全雙工和半雙工傳輸模式,能自動協商。支持雙絞線口自動交叉,方便系統調試安裝。MAC地址8K,緩存1M,最大包長1632B,背板帶寬7.6G。超低功耗,低發熱,能長時間穩定工作,支持雙纖多模、雙纖單模和單纖單模多種光纖口選擇,擴展了用戶的需求。整機鐵殼壁掛式設計,有利設備安裝、散熱。

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2.4 數據采集器

支持以太網傳輸方式;AD:單端16路差分8路  250K 16位  8K字FIFO 量程:±10V、±5V、±2.5V、0~10V、0~5V;DA:2路 12位 100K 8K字FIFO 量程:±10.8V、±10V、±5V、0~10.8V、0~10V、0~5V;8路DI、8路DO ;1路獨立減法計數器.

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2.5 信號調理模塊

  S1102D可把PT1000熱電阻傳感器信號調理成0-5V電壓信號。 內含智能線性化 , 具有長線補償功能, 具有斷線檢測功能,可使用二線制和三線制接法 , 三端口隔離,DIN T 型導軌安裝。輸出負載電阻:電壓型:≥10KΩ 電流型:0~500Ω ,輸入阻抗:100Ω(MAX) ; 激勵方式:恒流 ;斷線指示:紅燈亮,輸出為量程中間值 ;  離:輸入、輸出及電源三端口相互隔離 ; 響應頻率:10Hz ; 絕緣強度:1500V DC/1 分鐘 ; 電源電壓:10~30V/5V DC + 10% ;  耗:1.2W(電壓輸出型) 1.7W(電流輸出型) ;  度:0.2%。

                   

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S1107可把轉速傳感器頻率信號調理成0-5V電壓信號。輸出負載電阻:電壓型:≥10KΩ 電流型:0~500Ω ,  離:輸入、輸出及電源三端口相互隔離 ; 響應頻率:10Hz ; 絕緣強度:1000V DC/1 分鐘 ; 電源電壓:24V DC + 10% ;   度:0.2%。

            

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S1106I 可把0-200A AC電流信號調理成0-5V。輸入負載:0.5VA(MAX),輸出負載電阻:電壓型:≥10KΩ 電流型:0~500Ω ,輸入信號頻率:40-60Hz  離:輸入、輸出及電源三端口相互隔離 ; 響應頻率:10Hz ; 電源電壓:24V DC + 10% ;精 度:0.2%。


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3. 人機交互界面

上位機軟件包括主界面、傳感器配置界面、振動分析界面、實時曲線界面測試曲線界面等。

  3.1界面登錄:打開快捷方式會彈出登陸界面,如下圖所示。

      

 阿爾泰

在“權限選擇”處選擇操作級別(管理員和實驗員),輸入相應密碼,點擊“登錄”,進 入主控制界面。 管理員擁有所有的操作權限,操作員只具備部分權限。 如需修改密碼,則點擊“修改密碼”按鈕,進入修改密碼界面:

       阿爾泰

輸入正確的舊密碼,然后輸入新密碼,再次輸入新密碼,最后點擊“修改密碼”。若舊 密碼正確,且兩次輸入的新密碼一致,則提示修改成功,界面仍在密碼修改界面,點擊 “退出”即可退回到登錄界面。若修改失敗,系統會提示密碼錯誤或者兩次輸入新密碼 不一致,此時可以繼續修改密碼,也可以點擊“退出”,放棄修改。

 3.2 成功登錄后,系統進入控制主界面,如下圖所示

阿爾泰

進入控制主界面后,請按實際數據信息正確輸入風機信息包括:位置、名稱、 規格型號、編號等以便于后續振動分析、數據記錄。

“導入信息”用于在已存儲產品信息的情況下導入相應的數據。 “手動記錄”用于手動記錄當前試驗數據?!白詣佑涗洝庇糜诟鶕言O置好時間間隔自動記錄當前試驗數據,點擊“停止記錄”則停止當前記錄存儲。 “清空列表”用于清除當前數據記錄表格數據; 主界面的所記錄的數據將可在測試曲線界面中調用顯示;

 

3.3 實時數據

通過點擊相應按鈕,可以將界面切換到實時數據界面,如圖所示

阿爾泰

選擇想要查看的數據通道號,通道選擇好后點擊“確認選擇”用于相應曲線的篩選觀察??赏ㄟ^操作 1669706831147520.png對曲線進行拖動、放大、縮小、定位等。

3.4 振動分析

點擊相應按鈕按鈕可以進入振動分析界面。

阿爾泰 

振動分析界面包括:高速采集、數據分析、數據報表、曲線顯示、表格顯示等區域。 在進行數據分析前需正確設置產品信息及各通道信息。 振動采集流程大致如下:高速采集--數據分析--數據報表。

 

3.2 數據存儲

采集到的數據,分析后的波形及頻譜數據,以及報警數據根據不同的分類并行存儲于數據庫中,方便用戶查閱或抽取對應時間段數據進行手動分析。

3.3 報警處理

具備閾值比較和報警源之間邏輯運算的能力,根據計算結果進行相應的報警處理,如報警顯示、記錄報警前后的時域波形等。

3.4 數據報表

通過該模塊,可將歷史數據按不同類型歸類篩選后進行導出,導出的文件格式為Excel。

3.5 數據導入導出  

通過該模塊,可將服務器內存儲的各種監測數據進行下載備份,也可以將以前備份的數據重新導入系統。

3.6 趨勢分析

顯示歷史數據,分析監測部位振動噪聲的走勢和發展趨勢,為預先性維護提供依據。

3.7 數據分析

該模塊提供了部分手工的信號分析工具,可在系統中對歷史數據進行進一步分析。系統提供的分析工具主要包括自相關、互相關、離散域、FFT、自譜/互譜分析、積分、階次分析、階次跟蹤、軸心軌跡、瀑布圖等。

3.8 故障診斷

根據監測數據,對旋轉機械的故障進行分析診斷。旋轉機械的故障類型主要包括不平衡、不對中、軸彎曲、軸承外圈故障、軸承內圈故障、軸承保持架故障、軸承滾子故障、葉輪葉片故障等。

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