首页-达尔闻    全部    【看视频,答题拿Kindle】CbM平台实测 精准地给机器设备做健康体检

【看视频,答题拿Kindle】CbM平台实测 精准地给机器设备做健康体检

机器是否可以像人类体检一样,通过“体检”来提前获知其“健康状态”呢?机器的“体检”又要如何进行呢?我们进行了CbM(基于设备状态的监控)平台的实测,找到了这些问题的答案。
收藏
  • 随着工业4.0时代的到来,机器设备的维护越来越重要。尤其针对一些净值较高以及功能关键的机械设备,一旦等出现异常状况再进行停机维护,导致的后果往往很严重,维修成本也非常高。那么,机器是否可以像人类体检一样,通过“体检”来提前获知其“健康状态”呢?机器的“体检”又要如何进行呢?我们进行了CbM(基于设备状态的监控)平台的实测,找到了这些问题的答案。
     

    观看视频https://www.bilibili.com/video/BV1Ng411G7Ua

    答题抽奖,拿Kindle、焊台等礼品https://jinshuju.net/f/VwK4xy

     

    CbM是什么?

    机械设备在工作时,可能存在由于气浊、流体音振动带来高频振动,可能存在压力脉动、叶轮叶片振动等带来中频振动,也可能存机械不平衡、不对中、松动或者油膜振荡等带来低频振动。因此,对这些机械振动信号进行有效的理解、采集和识别,对如何进行定期大型设备保养、维护、以及故障判断都能起到相当大的帮助。

     

    目前,基于设备状态的监控(Condition-based Monitoring,简称CbM),可以实现实时振动声学数据采集,方便用户加以分析;实时地在线观测机械振动状态,并提供预测性维护方案,以及判断故障的原因,能大幅节省企业的机械运营和保养成本。

    答题抽奖,拿Kindle、焊台等礼品https://jinshuju.net/f/VwK4xy

     

    哪些系统需要CbM?

    CbM主要面向的是一些大型、净值较高以及功能关键的机械设备,比如大型风力发电机,石油化工行业的油泵机组、钻井、工业机床等。另外对于一些高危的场合,不方便工作人员进出巡检的场合,CbM同样可以提供帮助。CbM的应用,不仅能提前判断这些机器设备的工作状态,提高生产效率、还能降低大型机械生产带来的风险。

     
    常用到CbM系统监控的五个案例:

    电机监控:通过声音、温度、振动、电能质量、电机磁通量等信号来判断问题

    轴承监控:由金属小碎片造成的冲击所引起的初始轴承磨损,会产生高频噪声,通过高带宽、低噪声加速度传感器来判断振动频点。

    电机机架监控:使用低噪声、稳定的加速度计来检测影响电机性能的细微机械位移。

    机床监控:通过高带宽、低噪声传感器对振动水平的监控

    桥梁轨道交通监控:监控建筑本体的振动、倾角等信息

     

    CbM技术核心——传感器

    要想未雨绸缪,在机器出现问题之前预测并诊断其健康状况,通过单纯的人为研究是不够的, 这只能来自准确和可靠的数据,而这些数据源自于状态监控的核心——传感器。

     

    目前市面上应用最广泛的两种传感器,压电陶瓷加速度计和MEMS加速度传感器。前者较早出现在市场上,拥有不错的噪声、带宽和线性度,但短板很明显,它受温湿度影响较大,受环境的影响对算法校准的难度较大,另外它抗冲击能力较弱,易损坏。而后者MEMS技术的加速度传感器,其噪声比压电式传感器更低,且不易受环境因素影响,并且抗冲击能力强,鲁棒性好,唯一不足是25K以上的频带暂时无相关测量器件。好在目前10K以下的带宽足以满足市场99%的振动信号分析。

     

    CbM 开发套件平台

    目前ADI基于其CbM方案,有一套完整的开发套件平台CN0549。我们从技术型分销商Excelpoint世健公司获得了该平台的开发套件。它包含三个部分:

    ✓ 第一部分:CN0532- ADXL1002 MEMS加速计传感器:

    功能:安装在设备中,通过ADXL1002 传感器获取设备信息。

    特点:噪声和带宽可与压电传感器媲美,同时在温度灵敏度、直流至低频响应、相位响应(因而群延迟)、抗冲击性和冲击恢复性方面具有优异的性能。ADXL1002 具有低噪声,较好的线性度等优点,可用于实施轴承分析或发动机监测,且适用于所有需要动态范围高达±50 g、频率响应范围为从直流至11 kHz的应用,足以支持各种需要检测振动应用。

    ✓ 第二部分:CN0540- 24位数据采集系统:

    功能:通过IEPE接口,从CN0532传感器端获得采集的数据,并对数据进行ADC、DAC、电平转换、滤波的处理。

    特点:由ADA4945、AD7768组成的数据采集板,高分辨率、高带宽、高动态范围。IEPE是当今工业中普遍使用的高端压电振动传感器的流行接口。信号链包含:电流源、带数模转换器(DAC)的电平转换和衰减级、三阶抗混叠滤波器、模数转换器(ADC)驱动器及全差分Σ-Δ型ADC。

    ✓ 第三部分:FPGA处理平台- DE10-Nano:

    功能:高速采集板处理过的数据数据会进入FPGA处理平台,进行分析和处理,从而识别当前设备正处于什么样的状态。

    特点:集成了1个 FPGA 和一个双核 ARM Cortex-A9 处理器,内置Linux系统,通过HDMI接口连接显示器,可以直接显示数据分析内容。

     

    CbM平台实测

    实验一:电动牙刷振动测试

    由于电动牙刷振动情况比较简单,会产生较多的频谱分量,所以图像中有很多频率信号被显示出来。说明了ADXL1002传感器的灵敏度是较高的。

     

    实验二:敲击测试

    用手轻轻敲击桌面后,可以看到冲击波形变化,并且可以快速恢复原状,说明ADXL1002传感器灵敏度较高,且抗冲击性能比较好。

     

    从实验结果上看,这套系统可以测试振动状态,进行健康状态的预测,防患于未然。因此非常适合应用在工业4.0行业一些净值较高以及功能关键的机械设备中。