李 明
(神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300)
對機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障進(jìn)行檢測,可以保證機(jī)電設(shè)備的安全,延長其使用壽命,我國目前的故障檢測水平比較低,也不夠完善,需要設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)檢測系統(tǒng),來為機(jī)電設(shè)備的故障檢測提供幫助。本文針對機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障智能檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),完成了機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障智能檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
(1)傳感器設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的運(yùn)行故障檢測系統(tǒng)的硬件傳感器采用的是超聲傳感器,主要采集機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障的頻率,采集頻率的范圍是20KHz到40KHz之間的超聲波[1]。超聲傳感器的工作原理屬于晶體壓電效應(yīng),當(dāng)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程產(chǎn)生機(jī)械波時(shí),就會(huì)在晶體的兩段聚集一部分正電荷與負(fù)電荷,將機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障初期發(fā)出的超聲振動(dòng)波自動(dòng)轉(zhuǎn)化成為電信號,本文選用的超聲傳感器具有精確度準(zhǔn)、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn),在測量時(shí)對機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的干擾程度比較小。
(2)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的電流采集模塊是通過采集機(jī)電設(shè)備感應(yīng)線圈的交流電,在交流電的采集過程中,需要處理電流迸行整流,然后進(jìn)行濾波,這樣才能保證可以被其他運(yùn)行故障檢測模塊使用。電流采集電路采用兩個(gè)二極管設(shè)計(jì)[2]。
將兩個(gè)二極管和電阻同時(shí)并聯(lián)在機(jī)電設(shè)備的感應(yīng)線圈上,設(shè)定機(jī)電設(shè)備切斷線圈后的導(dǎo)通狀態(tài),確保二極管可以吸收設(shè)備運(yùn)行時(shí)電磁釋放出來的高壓,同時(shí)消除開關(guān)電弧,機(jī)電設(shè)備的感應(yīng)線圈可以通過這一過程采集到線圈的交流電,系統(tǒng)的電路在電流被整流后,會(huì)得到兩路相同的直流電輸出,輸出的直流電作為機(jī)電設(shè)備電流突變檢測和端電檢測兩個(gè)模塊的電流輸入。
(1)計(jì)算機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障檢測頻率。在計(jì)算機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障檢測頻率時(shí)選擇的時(shí)間為:一個(gè)月、一個(gè)季度和一年。選擇A-n來描述第n天機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障的檢測次數(shù),A表示檢測當(dāng)天的機(jī)電設(shè)備檢測次數(shù),如果不添加機(jī)電設(shè)備當(dāng)天統(tǒng)計(jì)故障的情況下,n天中機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障檢測數(shù)可以表示為:
如果添加機(jī)電設(shè)備當(dāng)天統(tǒng)計(jì)故障的情況下,n天中機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障檢測數(shù)可以表示為:
對,n天中機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障檢測數(shù)進(jìn)行分析可知,如果想要統(tǒng)計(jì)一年中機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的故障檢測次數(shù),必須先統(tǒng)計(jì)每一天的次數(shù),這樣導(dǎo)致計(jì)算的開銷增大。因此選擇一個(gè)求近似值的公式計(jì)算故障檢測頻率,計(jì)算公式為:
綜上所述,計(jì)算機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障檢測頻率可以降低礦山企業(yè)的計(jì)算開銷。
(2)波形顯示軟件設(shè)計(jì)。波形顯示軟件設(shè)計(jì)包括處于控制芯片底層的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序接口設(shè)計(jì)和顯示波形時(shí)編寫域指標(biāo)判斷程序。采用直方圖顯示時(shí),是對采集完成后的兩千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行每一個(gè)幅值的累加值計(jì)算,然后才能顯示;波形顯示軟件的信號頻譜圖是直接調(diào)用故障檢測系統(tǒng)中的變換庫函數(shù),信號頻譜圖具有使用簡單,移植方便的優(yōu)點(diǎn)。如果時(shí)域指標(biāo)超出相應(yīng)的閥值,數(shù)據(jù)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行保存操作,同時(shí)還會(huì)求出系統(tǒng)頻譜的最大點(diǎn),計(jì)算出頻譜最大點(diǎn)的循環(huán)雙譜峰值切片,找出機(jī)電設(shè)備的故障特征頻率,最后才能對故障進(jìn)行識(shí)別和監(jiān)測。
為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的故障智能檢測系統(tǒng)對機(jī)電設(shè)備故障檢測的精度高,利用傳統(tǒng)故障智能檢測系統(tǒng),以及本文設(shè)計(jì)的故障智能檢測系統(tǒng),進(jìn)行機(jī)電設(shè)備故障檢測精度仿真實(shí)驗(yàn)。
(1)實(shí)驗(yàn)過程。實(shí)驗(yàn)過程中,首先準(zhǔn)備兩臺(tái)型號、配置完全相同的計(jì)算機(jī),安裝仿真軟件,正式實(shí)驗(yàn)之前需要進(jìn)行兩次空載實(shí)驗(yàn),保證整套仿真程序以及載入數(shù)據(jù)過程中系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及正確性。根據(jù)兩種故障檢測系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析,得出機(jī)電設(shè)備故障檢測精度曲線。
(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。根據(jù)兩種故障檢測系統(tǒng)在不同檢測下,獲取的檢測精度,繪制機(jī)電設(shè)備故障檢測精度對比曲線,如圖1所示。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算十組機(jī)電設(shè)備的故障檢測精度的平均值,得出本文設(shè)計(jì)的故障檢測系統(tǒng),較傳統(tǒng)故障檢測系統(tǒng)的故障檢測精度提升26.13%,適合對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障檢測。
圖1 機(jī)電設(shè)備故障檢測精度對比曲線
本文提出了大型礦山企業(yè)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障智能檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì),依托機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障智能檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了本文的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,提出的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障智能檢測系統(tǒng),較傳統(tǒng)故障檢測系統(tǒng)對機(jī)電設(shè)備具有較高的故障檢測精度。希望本文的設(shè)計(jì)可以為機(jī)電設(shè)備運(yùn)行故障智能檢測系統(tǒng)提供理論依據(jù)。