基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括無線檢測儀表，用于實時的采集生產(chǎn)設(shè)備中滾動軸承的振動傳感信號、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速信號和溫度信號，以及對信號進行調(diào)理、加密并以數(shù)據(jù)包的方式進行無線發(fā)送；與無線檢測儀表無線連接的數(shù)據(jù)服務(wù)器和監(jiān)控終端，并按照以下方式進行故障診斷：在監(jiān)控終端監(jiān)測到一個數(shù)據(jù)包時，實時的計算出該滾動軸承振動速度的最大值，當該最大值大于設(shè)定值時，滾動軸承發(fā)生故障，否則滾動軸承正常；在滾動軸承發(fā)生故障時，再通過小波分析法提取滾動軸承的故障特征頻率，以確定滾動軸承的故障類型和部位。本發(fā)明具有能實時檢測生產(chǎn)設(shè)備運轉(zhuǎn)情況并能確切知道缺陷產(chǎn)生的原因的優(yōu)點。
【專利說明】基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號采集與分析【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，特別涉及一種基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)在進行生產(chǎn)設(shè)備的故障檢測、故障診斷方面采用的是以下三種技術(shù)，一是聽設(shè)備運轉(zhuǎn)聲響，二是測量設(shè)備溫度，三是進行油品分析:即測量潤滑油中鐵屑的含量、大小和形狀。通過上述三個方面憑經(jīng)驗判斷設(shè)備是否有故障以及故障嚴重程度。
[0003]在部分大型、連續(xù)生產(chǎn)企業(yè)，如:發(fā)電廠、鋼鐵廠、造紙廠等，已開始探索采用頻譜分析方法，采用手持式監(jiān)測設(shè)備采集數(shù)據(jù)，其分析指標主要是峰值、均方差、自功率譜等，分析對象主要是設(shè)備整體振動值、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的不對中、不平衡等。
[0004]然而，現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)是采用離線方式、用手持式設(shè)備采集得來，并且現(xiàn)有的分析技術(shù)通常是在設(shè)備缺陷較嚴重的時候才能發(fā)現(xiàn)設(shè)備有缺陷，只能憑經(jīng)驗判斷設(shè)備是否還能使用。不能實現(xiàn)實時監(jiān)測生產(chǎn)設(shè)備運轉(zhuǎn)的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崟r檢測生產(chǎn)設(shè)備運轉(zhuǎn)情況的基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)。
[0006]為了解決以上提出的問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，包括無線檢測儀表，用于實時的采集生產(chǎn)設(shè)備中滾動軸承的振動傳感信號、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速信號和溫度信號，以及對信號進行調(diào)理、加密并以數(shù)據(jù)包的方式進`行無線發(fā)送；與無線檢測儀表無線連接的數(shù)據(jù)服務(wù)器和監(jiān)控終端，用以接收無線檢測儀表無線發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并按照以下方式進行故障診斷:
[0008]在監(jiān)控終端監(jiān)測到一個數(shù)據(jù)包時，實時的計算出該滾動軸承振動速度的最大值，當該最大值大于設(shè)定值時，滾動軸承發(fā)生故障，否則滾動軸承正常；在滾動軸承發(fā)生故障時，局部損傷的滾動軸承元件在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的高頻振動會激起軸承非旋轉(zhuǎn)部分的振動的固有頻率和旋轉(zhuǎn)部分的振動的特征頻率，同時高頻振動的幅值還受到脈沖激發(fā)力的調(diào)制，使?jié)L動軸承故障振動信號表現(xiàn)為周期性的非平穩(wěn)特征，再通過小波分析法提取滾動軸承的故障特征頻率，以確定滾動軸承的故障類型和部位。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例:所述小波分析法的具體分析過程包括，
[0010]首先選用小波分析函數(shù)，設(shè)函數(shù)v(t) e L2(R) n L(R)且列0) = 0，則按如下生成的函數(shù)族!>a，b(t)}:
【權(quán)利要求】
1.一種基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，其特征在于:包括無線檢測儀表，用于實時的采集生產(chǎn)設(shè)備中滾動軸承的振動傳感信號、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速信號和溫度信號，以及對信號進行調(diào)理、加密并以數(shù)據(jù)包的方式進行無線發(fā)送；與無線檢測儀表無線連接的數(shù)據(jù)服務(wù)器和監(jiān)控終端，用以接收無線檢測儀表無線發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并按照以下方式進行故障診斷: 在監(jiān)控終端監(jiān)測到一個數(shù)據(jù)包時，實時的計算出該滾動軸承振動速度的最大值，當該最大值大于設(shè)定值時，滾動軸承發(fā)生故障，否則滾動軸承正常；在滾動軸承發(fā)生故障時，局部損傷的滾動軸承元件在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的高頻振動會激起軸承非旋轉(zhuǎn)部分的振動的固有頻率和旋轉(zhuǎn)部分的振動的特征頻率，同時高頻振動的幅值還受到脈沖激發(fā)力的調(diào)制，使?jié)L動軸承故障振動信號表現(xiàn)為周期性的非平穩(wěn)特征，再通過小波分析法提取滾動軸承的故障特征頻率，以確定滾動軸承的故障類型和部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述小波分析法的具體分析過程包括， 首先選用小波分析函數(shù)，設(shè)函數(shù)V(t) e L2(R) n L(R)且#(0) = 0，則按如下生成的函數(shù)族 l>a,b(t)}:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，其特征在于:還包括與每個軸承對應(yīng)的無線傳輸節(jié)點，用于接入至少一組振動傳感信號、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速信號和溫度信號；連接在多個無線傳輸節(jié)點之間的無線接入網(wǎng)關(guān)，用于將每個無線傳輸節(jié)點所接入的振動傳感信號、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速信號和溫度信號進行無線傳送。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述無線檢測儀表包括用于檢測滾動軸承的振動傳感信號、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速信號和溫度信號的傳感器，與傳感器連接的信號調(diào)理變送部分，與信號調(diào)理變送部分連接的嵌入式處理器，以及與嵌入式處理器連接的無線收發(fā)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述無線檢測儀表通過層出化的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)形成數(shù)據(jù)中心式的儀表網(wǎng)絡(luò)；或通過手持式的移動設(shè)備構(gòu)成點對點的儀表網(wǎng)絡(luò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述滾動軸承振動速度的設(shè)定值為0.5mm/s。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)服務(wù)器和監(jiān)控終端采用CS架構(gòu)，所述監(jiān)控終端內(nèi)設(shè)有故障診斷軟件，用于進行數(shù)據(jù)瀏覽、查詢和分析，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器用于任務(wù)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)通訊、測試數(shù)據(jù)處理和存儲數(shù)據(jù)庫。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，其特征在于: 所述無線傳輸節(jié)點的參數(shù)為， 發(fā)射頻率:433MHz ； 輸入接口:6路4-20mA電流信號或者0-5V電壓信號； 發(fā)射功率:400mW ； 接收靈敏度:_119dB; 工作信道:32頻段； 空中通信速率:125Kbps ； 所述無線接入網(wǎng)關(guān)的參數(shù)為， 無線信道頻率:433MHz ； 有線信道:以太網(wǎng)/CAN/RS485/RS232 ； 發(fā)射功率:200mW ； 接收靈敏度:-119dB; 工作信道:32頻段； 空中通信速率:125Kbps。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項所述的基于無線網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)的方法，其特征在于:該方法包括以下步驟， 51.無線檢測儀表實時的采集生產(chǎn)設(shè)備中滾動軸承的振動傳感信號、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速信號和溫度信號，且對信號進行調(diào)理、加密并以數(shù)據(jù)包的方式進行無線發(fā)送至數(shù)據(jù)服務(wù)器和監(jiān)控終端； 52.監(jiān)控終端在接收到數(shù)據(jù)包時，實時的計算出該滾動軸承振動速度的最大值，當該最大值大于設(shè)定值時，滾動軸承發(fā)生故障，否則滾動軸承正常； 53.在滾動軸承發(fā)生故障時，局部損傷的滾動軸承元件在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的高頻振動會激起軸承非旋轉(zhuǎn)部分的振動的固有頻率和旋轉(zhuǎn)部分的振動的特征頻率，同時高頻振動的幅值還受到脈沖激發(fā)力的調(diào)制，使?jié)L動軸承故障振動信號表現(xiàn)為周期性的非平穩(wěn)特征，再通過小波分析法提取滾動軸承的故障特征頻率，以確定滾動軸承的故障類型和部位。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于:在步驟S2中的滾動軸承振動速度的設(shè)定值為0.5mm/s。
【文檔編號】G01M13/04GK103884506SQ201410115189
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】官家培, 姚志榮, 陳強 申請人:福建省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司