軸承實(shí)時(shí)監測系統

　　使用NI CompactRIO 可以靈活配置采集系統，FPGA 的強大處理能力提升了系統的性能。此外基于LabVIEW 的圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境使得本系統開(kāi)發(fā)時(shí)間大大縮短。而且與傳統解決方案相比，節約了系統開(kāi)發(fā)的成本。

　　1. 監控對象和傳感器

　　監控對象我們選用Spectraquest 公司的軸承平衡故障仿真器。這個(gè)仿真器用于演示和研究運行中軸承故障和非平衡狀態(tài)。仿真器有一個(gè)交流電機驅動(dòng)旋轉設備，交流電機的變頻器提供一個(gè)面板，用戶(hù)可以通過(guò)面板上的按鈕和旋鈕改變電機的轉速。旋轉設備內置一個(gè)光電傳感器，可提供電機的轉速信號。轉軸上安裝了兩個(gè)鋁制飛輪，在每個(gè)飛輪上有大小兩圈等間隔的孔，用于安裝配重。通過(guò)在不同位置安裝配重來(lái)實(shí)現不平衡的旋轉效果。整個(gè)旋轉機構外套有一個(gè)玻璃罩子，用以保護使用者?！　?/p>

 

　　本系統主要監控旋轉機械設備的動(dòng)態(tài)特性，因此需要測量軸承振動(dòng)、軸心偏移以及轉速信號。振動(dòng)信號采用4個(gè)IEPE振動(dòng)傳感器，分別測量軸前后段水平和垂直兩個(gè)方向的振動(dòng)，安裝在軸承座上，如圖 2左所示。IEPE 是振動(dòng)傳感器的一個(gè)工業(yè)標準，核心由兩部分組成：感受力的壓電材料和放大信號的集成電路。這種傳感器具有靈敏、動(dòng)態(tài)范圍大、信噪比高、信號調理方便等特點(diǎn)。這里選用的振動(dòng)傳感器是上海北智技術(shù)有限公司的14115 型工業(yè)測振傳感器，測量范圍是250 g，靈敏度是100 mv/g。我們使用電渦流式位移傳感器測量轉軸偏移，這種傳感器通過(guò)電磁感應效應測量被測金屬導體距探頭的距離。轉軸恰好是金屬體，同時(shí)位移傳感器是非接觸式的，測量時(shí)不會(huì )影響轉軸本身的運動(dòng)。在垂直于軸線(xiàn)的平面放置一個(gè)支架，如圖 2右所示，與垂直方向夾角分別是45度和-45度安放兩個(gè)位移傳感器，這樣可以測量軸心偏移。這里選用的位移傳感器是北京京儀北方儀器儀表有限公司的?8 mm 探頭的電渦流傳感器。量程是2 mm，靈敏度8mv/um。傳感器的輸出電壓很小，產(chǎn)品中包括了配套的前置放大器，前置放大器需要提供-12和+12V 的直流供電?！　?/p>

 

　　轉速信號是由故障仿真器自帶的光電傳感器提供，每轉一圈就會(huì )有一個(gè)脈沖信號。信號脈沖高電平為5V。

　　2. 系統的設計平臺配置(NI CompactRIO 的選型)

　　NI CompactRIO 平臺提供了豐富的數據采集模塊。振動(dòng)傳感器選擇的是IEPE 的加速度傳感器，系統使用NI 9234 同步動(dòng)態(tài)信號采集卡，NI 9234 作為4 通道C 系列同步動(dòng)態(tài)信號采集模塊，可連接IEPE 與非IEPE 傳感器，進(jìn)行高精度振動(dòng)/ 音頻信號測量。NI 9234具有102 dB動(dòng)態(tài)范圍，對IEPE加速度傳感器提供信號調理和交流耦合的功能。采集通道還提供自動(dòng)調節采樣率的內置抗混疊濾波器，同時(shí)以每通道高達51.2 kHz 的速率對信號進(jìn)行數字化。