水泵振动信号的采集与监测系统

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Acquisition and Monitoring System for Vibration Signals of Water PumpsLIU Ya-feng。 ，LIU Jing-guo ，HAO Quan-ming(1.School ofMining Engineering，Inner Mongolia University ofScience and Technology，Baotou 014010，Nei Monggol，China；2.Barun Mining Co.Ltd.ofBaotou Steel(Group)Corp.，Baotou 014080，Nei Monggol，China)Abstract：Aim at the present situations of vibration monitoring and fault diagnosis of water pumps，a new acquisitionan d monitoring system for vibration signals of water pumps is established in actual productions.It is demonstrated that thesystem is with advantages for colecting vibration signals of water pumps through introducing the hardware an d software sys-tern as wel as elimination of interference.The practices prove that the system could monitor vibrations of water pumps wellan d assist to impmve the early diagnosis rate for faults of water pumps by observing the acceleration and power spectrum forvibrations of water pumps in plant。

Key words：water pumps；vibration monitoring；fault diagnosis；data acquisition；early diagnosis rate水泵是厂矿中常用的设备。传统的水泵故障诊断是通过拆卸装备，检查水泵和驱动电机的连接处等，通过观察磨损情况以及运行以后的状况判断以及排除故障。这样的方式不光对水泵和电机损伤较大，同时还浪费时间和人力。在运行过程中，振动是水泵在运行中较为突出的特征信号。曾有统计结果表明，90%的机械故障都发生在振动增大之后。

许多国内外厂矿的企业中，在对设备进行监测和诊断时，有 60%以上的手段是使用振动方法。因此，建立水泵振动信号的采集监测系统，不仅可以帮助判断当前设备是否存在故障，而且对今后水泵故障诊断提供了依据。

1 基于虚拟仪器的数据采集系统l。1 虚拟仪器简介所谓虚拟仪器，是指以通用计算机作为系统控收稿 日期：2013-03-01作者简介：刘亚峰(1971-)，男，内蒙古包头市人，在读工程硕士，高级工程师，现从事设备管理工作。

第 2期 水泵振动信号的采集与监测系统 71制器，由软件来实现人机交互和大部分仪器功能的- 种计算机仪器系统 J。传统的数据采集系统由于受到检测的可靠性以及准确性差、开发时间长、成本高和缺乏便捷性等因素的影响，无法即时地提供可靠的振动状态信号。而通过虚拟仪器建立的数据采集系统，在信号的即时采集和分析中，则明显地体现出较大的优势，可克服上述存在的缺点。

1.2 系统的硬件选择该数据采集系统的硬件包括传感器，放大器 ，数据采集卡，该采集卡通过模拟输入，可对仪器进行监测，再接-台可接 USB的计算机即可。

1.3 系统的程序设计程序设计包括两部分，分别为后台程序设计和前面板的设计。后台程序设计采用图像化设计，利用各个子函数以及循环设计即可。该系统中用到数据采集函数、滤波器、频谱测量，写入测量文件函数以及用于记录系统运行时间的计时函数等。并使用While循环和 Case结构将函数结合在-起，构成-套完整的系统。数据采集函数函数，用于交互式地创建、编辑和运行虚拟通道的任务。在使用时要对虚拟通道所对应的数据采集设备上的物理通道、以及采样率、待采样率及量程进行设置。

滤波器函数主要负责对高频干扰信号的过滤，针对不同转速的水泵设置不同的低频截止频率。频谱测量函数用来分析信号的功率谱，通过功率谱分析可以观测信号的频率成分，可以用来在测量前排除干扰，在测量中观测其振动主要频率。写入测量函数用于对数据进行实时的存储，为以后的分析做储备。计时函数用于对系统运行的计时。

2 实际应用振动监测中可实时的观测其振动加速度，通过在其频谱监测图中反映出该时刻水泵的主要振动频率。表 1为保存后部分振动加速度值。

表 1 水泵振动加速度测取数据时间 加速度 时间 加速度 时间 加速度/s /(m·s- ) /s /(m·s- ) /s /(m·s- )0 0.125 592 0.0O6 7.847 221 0.012 4.128 8580.ool 6.016 886 O.0o7 2.644 358 0.O13 3.572 1520.0o2 2.930 887 O.008 -1.272 920 O.014 9.15l 5l6由于该采集系统是实际应用于厂矿当中，在厂矿当中对系统要求较高，在应用之前应对与环境当中存在的干扰进行测取并排除。采用接地方式即可方便迅速的排除干扰。

排除干扰后，便可以进行测试。通过观测分析测试低压时的振动图以及其频谱图∩以看出，正常振动时加速度较平稳 ，主要振动频率在低频处。

当故障出现时，加速度以及其频谱图均会出现较大变化。由于测试用电机设置转速为 970 r/min，设置采样频率为 1 000 Hz，低频截止频率为500 Hz。

3 结束语在今后的实践中通过对工厂里的水泵振动加速度以及其功率谱情况进行长期观测和数据采集记录及对比，可以建立起数据库，使该系统可以更好地更快速地对水泵的振动进行监测和故障判断，并不断的提高水泵故障的早期诊断率。