專利名稱：一種風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及工業(yè)設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)測(cè)量技術(shù)，特別是一種風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，基于鍵相信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤轉(zhuǎn)速的變頻率多通道同步振動(dòng)信號(hào)測(cè)量功能。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是經(jīng)常變化的。隨著風(fēng)力變強(qiáng)或減弱，風(fēng)機(jī)可能會(huì)頻繁的起機(jī)和停機(jī)，其振動(dòng)的幅值和頻譜也就會(huì)隨之發(fā)生很大的變化。如果不對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，很可能會(huì)造成振動(dòng)測(cè)量值錯(cuò)誤而導(dǎo)致誤報(bào)警。目前現(xiàn)有的振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)多是針對(duì)恒定轉(zhuǎn)速情況下的分析，難以滿足風(fēng)機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)要求。作為振動(dòng)監(jiān)測(cè)的傳感器類型很多，如位移傳感器、速度傳感器以及加速度傳感器， 有時(shí)可能存在幾種傳感器型號(hào)共存的情況。不同的傳感器測(cè)量回路是不一樣的，傳統(tǒng)的做法是根據(jù)不同的傳感器類型選擇不同的信號(hào)采集板，造成成本浪費(fèi)、配置復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，基于鍵相信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤轉(zhuǎn)速的變頻率多通道同步振動(dòng)信號(hào)測(cè)量功能，主要解決風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)采樣技術(shù)、不同傳感器兼容的測(cè)量技術(shù)、多板卡多通道同步采樣技術(shù)問題。本發(fā)明具體采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，基于鍵相信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤轉(zhuǎn)速的變頻率多通道同步采樣功能，所述系統(tǒng)包括鍵相電路、信號(hào)調(diào)理電路、A/D采樣電路、CPLD邏輯控制電路、信號(hào)隔離電路和數(shù)字信號(hào)處理器；其特征為所述鍵相電路輸入端接收鍵相信號(hào)，所述鍵相電路輸出端連接CPLD邏輯控制電路，通過鍵相電路將所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和傳感器位置信號(hào)輸入至CPLD邏輯控制電路；所述信號(hào)調(diào)理電路的輸入端接收多路風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端連接 A/D采樣電路的輸入端，所述A/D采樣電路的輸出端和所述CPLD邏輯控制電路的輸出端均通過數(shù)字信號(hào)隔離電路連接至數(shù)字信號(hào)處理器的輸入端，在所述數(shù)字信號(hào)處理器中完成振動(dòng)信號(hào)的特征頻率提取、振動(dòng)分量分析及振動(dòng)趨勢(shì)分析；所述的CPLD邏輯控制電路還與信號(hào)調(diào)理電路以及A/D采樣電路相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵相電路、信號(hào)調(diào)理電路和A/D采樣電路的邏輯控制。鍵相信號(hào)通過設(shè)置在風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)軸上的鍵相傳感器獲得，通過所述鍵相信號(hào)獲得風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和相位信息、多路風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)通過位移傳感器、速度傳感器或加速度傳感器獲得，多路風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)優(yōu)選為6路振動(dòng)信號(hào)，分別通過安裝在風(fēng)機(jī)低速軸1個(gè)、齒輪箱3個(gè)、高速軸2個(gè)傳感器測(cè)量。本發(fā)明與背景技術(shù)中已有的技術(shù)相對(duì)比，有以下優(yōu)點(diǎn)
1、基于鍵相信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤轉(zhuǎn)速的變頻率采樣技術(shù)，鍵相信號(hào)對(duì)于振動(dòng)測(cè)量及分析有重要的作用。從鍵相信號(hào)中既可以獲得風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值，又可以給出各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)的相對(duì)關(guān)系，做平衡時(shí)給出和鍵相槽的關(guān)系，確定配重位置等。自動(dòng)跟蹤轉(zhuǎn)速的變頻率采樣技術(shù)對(duì)于風(fēng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)有重要意義，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速是一直在變化的，即使是運(yùn)行在正常發(fā)電狀態(tài)，轉(zhuǎn)速也會(huì)在20-30HZ之間變化，采用變頻率采樣可以控制整周期采樣，免去了能量泄露的問題，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確反映風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的軸承、低速軸、齒輪箱及發(fā)電機(jī)高速軸的振動(dòng)狀態(tài)，也可以在起機(jī)和停機(jī)時(shí)準(zhǔn)確獲得風(fēng)機(jī)各個(gè)位置的振動(dòng)信息，避免起機(jī)、停機(jī)時(shí)振動(dòng)測(cè)量不準(zhǔn)問題。2、通用信號(hào)接入技術(shù)，本發(fā)明中采用通用信號(hào)接入電路主要是解決現(xiàn)場(chǎng)傳感器類型比較多、接線比較復(fù)雜的情況。鍵相器有采用渦流傳感器的，也有采用接近開關(guān)的，還有可能是光電傳感器。加速度傳感器也有可能是壓電式傳感器、ICP式傳感器，所有這些傳感器的信號(hào)都可以通過通用信號(hào)接入電路測(cè)量，除此之外，還可以接風(fēng)速計(jì)、溫度傳感器、濕度傳感器及壓力傳感器信號(hào)等，實(shí)現(xiàn)真正的通用信號(hào)接入。3、基于鍵相信號(hào)實(shí)現(xiàn)多板卡多通道同步采樣技術(shù)，CPLD邏輯控制電路根據(jù)鍵相信號(hào)測(cè)量電路的轉(zhuǎn)速分頻出A/D同步采樣的啟動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)單個(gè)板卡的6路信號(hào)同步采樣，同時(shí)還可以通過整形電路輸出2路信號(hào)控制另外兩個(gè)板卡的A/D采樣，如果沒有鍵相信號(hào)的時(shí)候，CPLD可以根據(jù)轉(zhuǎn)速輸出A/D采樣啟動(dòng)信號(hào)，同時(shí)也輸出2路信號(hào)控制另外板卡A/D采樣，實(shí)現(xiàn)多板卡多通道的同步采樣功能。同步采樣功能可以分析在同一個(gè)時(shí)刻，風(fēng)機(jī)軸承、 主軸、齒輪箱和發(fā)電機(jī)的振動(dòng)情況，分析振動(dòng)諧波內(nèi)在關(guān)系，對(duì)于故障定位和裝置維護(hù)非常重要。


圖1為風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的電路示意圖；圖2為轉(zhuǎn)速恒定時(shí)A/D采樣信號(hào)圖；圖3為轉(zhuǎn)速變化時(shí)A/D采樣信號(hào)隨之變化圖；圖4為風(fēng)機(jī)傳感器安裝示意圖；圖5為采用風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行風(fēng)機(jī)振動(dòng)波形圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供一種風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，單個(gè)板卡上可以測(cè)量1路鍵相信號(hào)和6路振動(dòng)信號(hào)，鍵相信號(hào)用來獲取風(fēng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速和相位信息，振動(dòng)信號(hào)可以是來自任何傳感器的信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器最后完成振動(dòng)信號(hào)采集及運(yùn)算處理，得到所需要的振動(dòng)分量、頻率及特征圖表。如圖1所示為本發(fā)明風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的電路示意圖。所述系統(tǒng)包括鍵相電路、信號(hào)調(diào)理電路、A/D采樣電路、CPLD邏輯控制電路、信號(hào)隔離電路和數(shù)字信號(hào)處理器。所述鍵相電路輸入端接收鍵相信號(hào)，所述鍵相電路輸出端與CPLD邏輯控制電路，通過鍵相電路將所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和傳感器位置信號(hào)輸入至CPLD邏輯控制電路；所述信號(hào)調(diào)理電路的輸入端接收多路風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端連接A/D采樣電路的輸入端，所述A/D采樣電路的輸出端和所述CPLD邏輯控制電路的輸出端均通過數(shù)字信號(hào)隔離電路連接至數(shù)字信號(hào)處理器的輸入端，在所述數(shù)字信號(hào)處理器中完成振動(dòng)信號(hào)的特征頻率提取、振動(dòng)分量分析及振動(dòng)趨勢(shì)分析；所述的CPLD邏輯控制電路還與信號(hào)調(diào)理電路以及A/D 采樣電路相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵相電路、信號(hào)調(diào)理電路和A/D采樣電路的邏輯控制。所述的鍵相電路由第一通用信號(hào)接入電路、雙向峰值檢波電路、滯環(huán)比較器電路、 硬件鎖相電路構(gòu)成。所述的第一通用信號(hào)接入電路針對(duì)鍵相傳感器是渦流傳感器、霍爾傳感器或是光碼盤方式可以采用同一個(gè)電路測(cè)量，輸入信號(hào)范圍-MV-MV，頻率Ι-lOkHz，采用JFET-INPUT型運(yùn)算放大器，保證信號(hào)不失真。所述的雙向峰值檢波電路可以檢出輸入信號(hào)的峰峰值，通過比例加法器得到滯環(huán)比較器的門限電壓。采用峰值檢波電路可以避免高頻信號(hào)的對(duì)比較器的干擾，特別是在現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾比較嚴(yán)重的情況下，特別有效。所述的硬件鎖相電路采用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器整形，然后通過鎖相環(huán)來實(shí)現(xiàn)相位和頻率跟蹤。鎖相環(huán)的信號(hào)頻率可以通過程控方式實(shí)現(xiàn)0. 5-200Hz、200-lkHz、IkHz-IOkHz、10kHz-50kHz的自動(dòng)調(diào)節(jié)，根據(jù)鎖相環(huán)輸入信號(hào)頻率通過CPLD的數(shù)字分頻器控制A/D采樣時(shí)刻，這樣不管風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速如何變化，每個(gè)周期采樣點(diǎn)數(shù)保持恒定，實(shí)現(xiàn)了變轉(zhuǎn)速采樣技術(shù)，即自動(dòng)變頻采樣。對(duì)于接近開關(guān)輸出的單周期多脈沖信號(hào)的情況，改變CPLD芯片的A/D采樣信號(hào)控制邏輯同樣可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變頻采樣功能。鍵相信號(hào)可以是正脈沖信號(hào)、負(fù)脈沖信號(hào)、正弦波信號(hào)、帶直流分量的脈沖信號(hào)或是帶諧波的正弦波信號(hào)，鍵相傳感器一般放在風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)軸上，一臺(tái)風(fēng)機(jī)只接1路鍵相信號(hào)就可以了。鍵相傳感器信號(hào)經(jīng)過通用信號(hào)接入電路轉(zhuǎn)換成交流信號(hào)，經(jīng)過雙向峰值檢波電路，得到正負(fù)30mV左右的交流脈沖，用于滯環(huán)比較器門限比較電壓，滯環(huán)比較器輸出交流方波信號(hào)，經(jīng)過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路整形成固定脈沖寬度的矩形波信號(hào)，經(jīng)過鎖相環(huán)電路得到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并可通過CPLD邏輯控制電路獲得A/D采樣信號(hào)和相位信號(hào)，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，A/D采樣信號(hào)會(huì)自動(dòng)變化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤轉(zhuǎn)速變頻率采樣功能。圖2為轉(zhuǎn)速恒定時(shí)A/D采樣信號(hào)圖，當(dāng)轉(zhuǎn)速為IOHz每周期采樣點(diǎn)數(shù)為16時(shí)，A/D 采樣信號(hào)嚴(yán)格和轉(zhuǎn)速信號(hào)保持同步，16個(gè)采樣點(diǎn)等間隔分布。圖3為轉(zhuǎn)速變化時(shí)A/D采樣信號(hào)隨之變化圖，從圖上可以看出當(dāng)轉(zhuǎn)速?gòu)腎OHz變?yōu)?0Hz的時(shí)候，A/D采樣信號(hào)可以迅速跟蹤這個(gè)變化，在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定，對(duì)于A/D采樣數(shù)據(jù)幾乎沒有什么影響，可以保證在風(fēng)速劇烈變化時(shí)，準(zhǔn)確地測(cè)量振動(dòng)信號(hào)。所述的信號(hào)調(diào)理電路由第二通用信號(hào)接入電路、自動(dòng)增益放大電路、多路通道選擇電路、抗混濾波電路構(gòu)成。所述的第二通用信號(hào)接入電路可以接入位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器，輸入信號(hào)范圍-10V-10V，頻率O-lOkHz，采用JFET-INPUT型運(yùn)算放大器，對(duì)于無源的壓電式傳感器可以直接接入，對(duì)于有源的渦流傳感器或霍爾傳感器可以提高電源輸出從而實(shí)現(xiàn)接入，對(duì)于需要恒流源供電的ICP加速度傳感器也可以提高恒流源輸出從而實(shí)現(xiàn)接入。所述的自動(dòng)增益放大電路可以實(shí)現(xiàn)1、2、5、10、50、100倍增益放大，對(duì)于從IOmV-IOV的傳感器信號(hào)都可以實(shí)現(xiàn)高精度采樣。所述的多路通道選擇電路是選擇采樣傳感器直流分量和交流分量，對(duì)于渦流傳感器來說，其直流分量表示傳感器與軸之間安裝位置間隙，距離太大會(huì)影響測(cè)量精度，同時(shí)距離的變化也會(huì)反映主軸的振動(dòng)情況，所以直流分量在每個(gè)采樣樣本之中也要體現(xiàn)。所述的抗混濾波電路可以實(shí)現(xiàn)10階根余弦濾波器 (Root-raised cosine filter)，濾波器截止頻率根據(jù)采樣頻率自動(dòng)調(diào)整，可以很方便的實(shí)現(xiàn)抗混疊濾波功能。所述的A/D采樣電路是振動(dòng)信號(hào)通過信號(hào)調(diào)理電路后通過16位精度A/D芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。A/D芯片采用SPI接口和數(shù)字處理器通信，啟動(dòng)采樣信號(hào)由CPLD控制，可以實(shí)現(xiàn)6路信號(hào)同步采樣，最高采樣頻率可以到250kSPS，每個(gè)周期采樣點(diǎn)數(shù)可以是16、32、 64、1觀、256，這樣方便做FFT頻譜分析。16位精度的A/D芯片可以保證測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)精度大于0. 1 %，250kSPS采樣頻率也是為了滿足分析風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)時(shí)頻率在IOKHz左右的諧波要求。使用SPI接口可以比較容易實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間隔離可以防止現(xiàn)場(chǎng)干擾進(jìn)入到數(shù)字處理電路中，對(duì)板卡運(yùn)行穩(wěn)定及安全可靠性提供重要保證。磁性隔離器件有兩個(gè)的隔離效果，實(shí)際測(cè)試通過對(duì)電源和信號(hào)的隔離板卡EMC性能可到4級(jí)。所述的CPLD邏輯控制電路完成自動(dòng)增益控制、多路通道選擇控制、抗混濾波器頻率設(shè)定及A/D采樣控制功能，根據(jù)鍵相信號(hào)頻率大小設(shè)定鎖相環(huán)的跟蹤頻率，用邏輯電路實(shí)現(xiàn)分頻器，用鎖相環(huán)分頻器控制A/D采樣啟動(dòng)時(shí)刻和頻率，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)大小控制自動(dòng)增益放大器系數(shù)，根據(jù)所要測(cè)量的是間隙電壓還是振動(dòng)信號(hào)來選擇多路選擇器參數(shù)，根據(jù) A/D采樣頻率的大小設(shè)定抗混濾波器截止頻率，數(shù)字信號(hào)處理器通過并行通信方式和CPLD 連接，用來設(shè)定A/D采樣長(zhǎng)度、多路通道選擇，獲取轉(zhuǎn)速信息和電路運(yùn)行狀態(tài)，采用CPLD芯片可以方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯控制功能。所述的數(shù)字信號(hào)處理器獲取風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、A/D采樣后的振動(dòng)信號(hào)值，完成振動(dòng)信號(hào)的特征頻率提取、振動(dòng)分量分析及振動(dòng)趨勢(shì)分析等。該處理器可以用于計(jì)算風(fēng)機(jī)軸承阻尼特性，采用擴(kuò)展普羅尼(ftxmy)方法，用一組減幅衰減信號(hào)來逼近原始信號(hào)，得到減幅信號(hào)中的衰減系數(shù)即可得到軸承阻尼因子，從而反映出風(fēng)機(jī)軸承阻尼特性。圖4為風(fēng)機(jī)傳感器安裝示意圖，振動(dòng)信號(hào)可以是位移傳感器、速度傳感器或是加速度傳感器信號(hào)，單個(gè)板卡可以接6路振動(dòng)信號(hào)，風(fēng)機(jī)低速軸1個(gè)、齒輪箱3個(gè)、高速軸2 個(gè)，一臺(tái)風(fēng)機(jī)接6路振動(dòng)傳感器基本就能滿足要求，能夠監(jiān)視絕大部分振動(dòng)故障。振動(dòng)傳感器信號(hào)經(jīng)過通用信號(hào)接入電路轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)和交流信號(hào)，直流信號(hào)直接通過多路通道選擇器送給A/D采集，交流信號(hào)通過增益放大器調(diào)整信號(hào)幅值，經(jīng)過多路通道選擇器輸出給抗混濾波器，抗混濾波器把混疊頻率成分濾掉，再經(jīng)過低通濾波器送給A/D采樣，A/D采樣把模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，通過SPI通信方式經(jīng)隔離器件送給數(shù)字信號(hào)處理器， 數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)采集的數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、特征頻率信號(hào)提取、振動(dòng)量分析、振動(dòng)趨勢(shì)分析等。CPLD邏輯控制電路對(duì)鍵相電路和信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行總體控制，使得振動(dòng)信號(hào)測(cè)量自動(dòng)進(jìn)行。由于采用信號(hào)隔離電路，單板抗干擾性能大大增加，尤其適用把振動(dòng)信號(hào)測(cè)量板安裝在發(fā)電機(jī)較近的場(chǎng)合、傳感器線纜比較長(zhǎng)的場(chǎng)合和環(huán)境比較惡劣的場(chǎng)合。圖5為采用風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行風(fēng)機(jī)振動(dòng)波形圖，從波形上來看，風(fēng)機(jī)振動(dòng)諧波分量比較復(fù)雜，從幾赫茲到幾千赫茲信號(hào)都有，隨著轉(zhuǎn)速不同，各次諧波幅值也不同，可能有些諧波分量是干擾信號(hào)，測(cè)量系統(tǒng)中信號(hào)采用隔離電路的A/D采樣電路可以保證測(cè)量電路可靠性強(qiáng)、精度高，并且能夠在轉(zhuǎn)速連續(xù)變化的情況下獲得準(zhǔn)確的振動(dòng)測(cè)量值。上面提到的風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)是采用單個(gè)板卡的情況，如果需要測(cè)量故障點(diǎn)比較多，比如增加軸向傳感器、增加低速軸水平方向傳感器，增加高速軸傳感器數(shù)量等，這種情況下可以把幾個(gè)單板通過背板連在一起使用，最大3個(gè)單板18路信號(hào)就可以了。鍵相信號(hào)可以使用多個(gè)，也可以使用單個(gè)，接到其中的一個(gè)板卡上，經(jīng)過CPLD邏輯控制電路發(fā)出3個(gè)單板同時(shí)采樣的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多板卡多通道同步采樣功能。3個(gè)板卡采集到的信號(hào)通過高速DP總線送給專用通信處理器，通信處理器可以根據(jù)風(fēng)機(jī)各部件的特征頻率結(jié)合風(fēng)機(jī)故障專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理，獲取更深層次的振動(dòng)故障信息， 給出詳細(xì)的風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)報(bào)告，這種狀態(tài)報(bào)告應(yīng)該一段時(shí)間出一次，目的一是對(duì)風(fēng)場(chǎng)維護(hù)人員提供檢修參考和風(fēng)機(jī)壽命推斷，二是積累風(fēng)機(jī)故障經(jīng)驗(yàn)，作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)庫為其他風(fēng)機(jī)狀態(tài)分析提供依據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，基于鍵相信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻率多通道同步采樣功能，所述系統(tǒng)包括鍵相電路、信號(hào)調(diào)理電路、A/D采樣電路、CPLD邏輯控制電路、信號(hào)隔離電路和數(shù)字信號(hào)處理器；其特征為所述鍵相電路輸入端接收鍵相信號(hào)，所述鍵相電路輸出端連接CPLD邏輯控制電路，通過鍵相電路將所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和傳感器位置信號(hào)輸入至CPLD邏輯控制電路；所述信號(hào)調(diào)理電路的輸入端接收多路風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端連接A/D 采樣電路的輸入端，所述A/D采樣電路的輸出端和所述CPLD邏輯控制電路的輸出端均通過數(shù)字信號(hào)隔離電路連接至數(shù)字信號(hào)處理器的輸入端，在所述數(shù)字信號(hào)處理器中完成振動(dòng)信號(hào)的特征頻率提取、振動(dòng)分量分析及振動(dòng)趨勢(shì)分析；所述的CPLD邏輯控制電路還與信號(hào)調(diào)理電路以及A/D采樣電路相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵相電路、信號(hào)調(diào)理電路和A/D采樣電路的邏輯控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述鍵相信號(hào)通過設(shè)置在風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)軸上的鍵相傳感器獲得，通過所述鍵相信號(hào)獲得風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和相位信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述鍵相電路進(jìn)一步包括依次連接第一通用信號(hào)接入電路、雙向峰值檢波電路、滯環(huán)比較器電路、硬件鎖相電路，采用雙向峰值檢波電路獲得滯環(huán)比較器的門限電壓，鍵相信號(hào)與門限電壓經(jīng)滯環(huán)比較器處理后送給硬件鎖相電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于硬件鎖相電路頻率通過CPLD邏輯控制電路設(shè)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述多路風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)通過位移傳感器、速度傳感器或加速度傳感器獲得。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述多路風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)優(yōu)選為6路振動(dòng)信號(hào)，分別通過安裝在風(fēng)機(jī)低速軸1個(gè)、齒輪箱3個(gè)、高速軸2個(gè)傳感器測(cè)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)一步包括依次連接的第二通用信號(hào)接入電路、自動(dòng)增益放大電路、多路通道選擇電路、抗混濾波電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述CPLD邏輯控制電路設(shè)定A/D采樣時(shí)刻和頻率，設(shè)定信號(hào)調(diào)理電路的自動(dòng)增益系數(shù)、多路通道選擇器參數(shù)、抗混濾波器的截止頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述CPLD邏輯控制電路優(yōu)選根據(jù)鍵相電路測(cè)量的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖分頻作為A/D采樣啟動(dòng)信號(hào)，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)采樣頻率也就隨之變化，對(duì)變頻率信號(hào)實(shí)現(xiàn)整周期采樣.
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述CPLD邏輯控制電路優(yōu)選根據(jù)鍵相電路測(cè)量的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖分頻同時(shí)啟動(dòng)多路A/D采集通道，實(shí)現(xiàn)多通道同步采樣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)機(jī)通用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于鍵相信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤轉(zhuǎn)速的變頻率多通道同步采樣功能。對(duì)鍵相信號(hào)采用雙向峰值檢波疊加技術(shù)，可以有效識(shí)別和調(diào)理現(xiàn)場(chǎng)鍵相信號(hào)，提高了產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的適應(yīng)能力。通用信號(hào)接入電路采用兼容電路設(shè)計(jì)，可以兼容多種類型振動(dòng)傳感器信號(hào)輸入，實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步、高速、高精度采樣，適用于各類工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過CPLD邏輯控制電路可以根據(jù)轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)A/D采樣頻率，實(shí)現(xiàn)單板多通道同步采樣，也可以實(shí)現(xiàn)多板卡多通道同步采樣。該測(cè)量系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、性能可靠、精度高、配置簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01H1/00GK102155984SQ20101062321
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者奚志江, 徐萬方, 楊詠林 申請(qǐng)人:北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司