Система вибрационного контроля и диагностики технического состояния технологического оборудования
Владельцы патента RU 2752522:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Астраханский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для вибрационного контроля и диагностики технического состояния электрических машин, а именно для частотно-регулируемого электропривода технологического оборудования предприятия в производственных системах с особо ответственными технологическими установками, в частности в газоперерабатывающих областях и распределительных энергосистемах. Технической задачей изобретения является создание устройства, позволяющего упростить структурную схему системы, осуществляющую регулярный вибрационный контроль и диагностику частотно-регулируемого электропривода в процессе работы. Устройство содержит объединенный блок преобразования, мониторинга и обработки вибрационного сигнала и производит непрерывный сбор данных о параметрах вибрации электрической машины, осуществляет программную обработку вибрационного сигнала и обеспечивает дальнейшую передачу сигнала на автоматизированное рабочее место, через преобразователь частоты частотно-регулируемого электропривода. В состав объединенного блока входят два пьезоэлектрических датчика вибрации и микроконтроллер. 1 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для вибрационного контроля и диагностики технического состояния технологического оборудования, а именно для частотно-регулируемых электрических машин.
Известен аналог для вибрационной диагностики роторных систем, содержащий возбудитель механических колебаний и приемник колебаний, установленных на общее основание и соединенных между собой, и измерительную систему, состоящую из датчиков измерения вибрации, установленных на опорах подшипников качения и фотоэлектрического датчика, измеряющего число оборотов роторной системы, а также содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и ЭВМ на базе персонального компьютера, содержащего программные блоки обработки сигналов (см. патент RU №2340882, 2008).
Основным недостатком данного способа является необходимость остановки и временный вывод из эксплуатации электрической машины и технологического оборудования, а так же отсутствие возможности контроля показателей вибрации оборудования в ходе эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является система вибрационного контроля, защиты и диагностики технического состояния технологического оборудования, содержащий автоматизированное рабочее место, снабженное компьютером и устройством цветного мнемонического отображения текущего состояния технологического оборудования, сервер, выполненный с возможностью обнаружения дефектов и выдачи рекомендаций по их устранению на автоматизированное рабочее место и передачи диагностической информации в систему автоматизированного управления технологического оборудования через локальные вычислительные сети предприятия, и соединенный через сети и сетевое оборудование с блоком преобразования и обработки сигналов вибрационного контроля и защиты и с блоком преобразования и обработки сигналов вибрационного мониторинга и диагностики, которые подсоединены к блокам датчиков через блоки усиления и согласования (см. патент RU №2464486, 2012).
Недостатком данного решения является то, что используется большое количество преобразовательных устройств исходного сигнала с датчиков вибрации, что ухудшает надежность системы и приводит к усложнению ее структурной схемы.
Технической задачей изобретения является создание устройства, позволяющего, упростить структурную схему системы, осуществляющую регулярный вибрационный контроль и диагностику частотно-регулируемого электропривода в процессе работы.
Технический результат - повышение надежности работы предлагаемого технического решения за счет усовершенствования конструкции.
Технический результат достигается тем, что в известном аналоге, содержащем автоматизированное рабочее место, снабженное компьютером и устройством цветного мнемонического отображения текущего состояния технологического оборудования, сервер, выполненный с возможностью обнаружения дефектов и выдачи рекомендаций по их устранению на автоматизированное рабочее место и передачи диагностической информации в систему автоматизированного управления технологического оборудования через локальные вычислительные сети предприятия, и соединенный через сети и сетевое оборудование с блоком преобразования и обработки сигналов вибрационного контроля и защиты и с блоком преобразования и обработки сигналов вибрационного мониторинга и диагностики, которые подсоединены к блокам датчиков через блоки усиления и согласования, в качестве блока преобразования и обработки сигналов вибрационного контроля и защиты, блока преобразования и обработки сигналов вибрационного мониторинга и диагностики, блока датчиков, блока усиления и согласования использованы два пьезоэлектрических датчика вибрации и микроконтроллер, объединенные в один блок преобразования, мониторинга и обработки вибрационных сигналов, при этом вход микроконтроллера по линии связи соединен с выходом пьезоэлектрических датчиков и установленный с возможностью передачи данных вибрационного сигнала с датчиков на автоматизированное рабочее место через локальную сеть предприятия.
Сокращение количества функциональных узлов системы, необходимых для вибрационного контроля и диагностики технического состояния частотно-регулируемого электропривода достигается путем использования микроконтроллера и подключенных к нему пьезоэлектрических датчиков. Микроконтроллер, с возможностью программирования позволяет создавать алгоритмы для обработки, мониторинга и преобразования вибрационных сигналов, таким образом, выполняя функции блока преобразования и обработки сигналов вибрационного контроля и защиты и блока преобразования и обработки сигналов вибрационного мониторинга и диагностики. Также, применение встроенного электронного усилителя сигналов в пьезоэлектрических датчиках, дает возможность осуществлять функции усиления и согласования вибрационных сигналов, без использования блока усиления и согласования. Таким образом, улучшается надежность устройства за счет анализа сигналов с датчиков вибрации в объединенном блоке.
Предлагаемое техническое решение изображено на чертеже.
Оно содержит объединенный блок преобразования, мониторинга и обработки 6 вибрационного сигнала, производит непрерывный сбор данных о параметрах вибрации электрической машины, осуществляет программную обработку вибрационного сигнала и обеспечивает дальнейшую передачу сигнала на автоматизированное рабочее место 1, через преобразователь частоты частотно-регулируемого электропривода 7. В состав блока 6 входят два пьезоэлектрических датчика вибрации и микроконтроллер.
Датчики вибрации, установленные и жестко фиксированные на корпусе электрической машины осуществляют преобразование механических колебаний конструктивных элементов в аналоговый токовый сигнал в двух плоскостях электрической машины, а именно подшипников ротора электрической машины и вала электрической машины, а так же передачу преобразованного сигнала на вход микроконтроллера, по линии связи.
Микроконтроллер, электрически соединенный с пьезоэлектрическими датчиками по линии связи и осуществляющий обработку электрического аналогового сигнала, поступающий с пьезоэлектрических датчиков в цифровую форму, сбор, программный анализ и постоянную передачу получаемых данных на автоматизированное рабочее место с помощью локальной сети.
Работа предлагаемого решения отображена на примере частотно-регулируемой электрической машины. Оно работает следующим образом. В процессе работы электрической машины под нагрузкой, пьезоэлектрическими датчиками вибрации блока 6 измеряют параметры вибрации, конструктивных элементов в двух плоскостях электрической машины, а именно подшипников ротора электрической машины, вала электрической машины. При этом установленные и жестко фиксированные на корпусе электрической машины пьезоэлектрические датчики вибрации блока 6 осуществляют преобразование механических колебаний конструктивных элементов в аналоговый токовый сигнал, а так же передачу преобразованного сигнала на вход микроконтроллера блока 6 по линии связи, осуществляющий обработку электрического аналогового сигнала, поступающий с пьезоэлектрических датчиков вибрации, в цифровую форму, сбор, программный анализ и постоянную передачу получаемых данных на автоматизированное рабочее место 1 с помощью локальной вычислительной сети предприятия 4, в котором по полученным данным с помощью программного обеспечения осуществляется математическая обработка параметров сигнала вибрации электрической машины и преобразование для дальнейшего вывода на устройство отображения данных АРМ 1. По наличию и характеру измеренных параметров судят о техническом состоянии электрической машины, характере выявленных дефектов конструктивных элементов электрической машин и возможности дальнейшей эксплуатации в режиме с номинальными показателями. Полученная и обработанная информация об оценке технического состояния электрической машины с помощью сетевого оборудования 5 передается на сервер предприятия 2 для хранения или формирования пакетов информации, передающихся в локальную вычислительную сеть предприятия 4 и в автоматизированную систему управления технологическим процессом 3.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы системы вибрационного контроля и диагностики технического состояния технологического оборудования, в частности частотно регулируемого электропривода, путем усовершенствования конструкции.
Система вибрационного контроля и диагностики технического состояния технологического оборудования, включающая автоматизированное рабочее место, снабженное компьютером и устройством цветного мнемонического отображения текущего состояния технологического оборудования, сервер, выполненный с возможностью обнаружения дефектов и выдачи рекомендаций по их устранению на автоматизированное рабочее место и передачи диагностической информации в систему автоматизированного управления технологического оборудования через локальные вычислительные сети предприятия и соединенный через сети и сетевое оборудование, отличающаяся тем, что использован объединенный блок преобразования, мониторинга и обработки вибрационного сигнала, дополнительно содержащий блок датчиков, в качестве которых использованы пьезоэлектрические датчики вибрации и микроконтроллер, вход которого соединен по линии связи с выходом пьезоэлектрических датчиков и при этом выполненный с возможностью передачи с выхода полученных с пьезоэлектрических датчиков вибрации данных на автоматизированное рабочее место через локальную сеть.
