旋转机械设备故障诊断系统

摘要

本实用新型公开一种旋转机械设备故障诊断系统，旋转机械设备故障诊断系统包括底座，所述底座上设有故障组以及对比组，所述故障组和所述对比组之间通过离合器相连，所述故障组包括依次连接的电机一、径向加载单元、减速机一，所述对比组包括减速机二和电机二，所述减速机一和所述减速机二之间通过所述离合器相连，所述电机一上设有用于采集所述电机一扭矩变化的扭矩传感器一，所述电机二上设有用于采集所述电机二扭矩变化的扭矩传感器二，所述径向加载单元用于对所述减速机一施加径向压力，所述扭矩传感器一和所述扭矩传感器二连接有用于采集扭矩信息的上位机。

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械故障检测领域，尤其涉及一种旋转机械设备故障诊断系统。

背景技术

旋转机械占各类型机械设备的主体部分，尤其是冶金行业，作为设备密集型生产流程，受恶劣工作环境以及强负荷、变速变载等工况的影响，旋转机械及其零部件容易发生一定程度的性能劣化。现有技术的旋转机械故障检测装置只能针对一种故障情况进行检测，因此需要连续进行多组检测才能得到所需的性能变化参数，存在不便。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种旋转机械设备故障诊断系统，旨在解决上述技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种旋转机械设备故障诊断系统包括底座，所述底座上设有故障组以及对比组，所述故障组和所述对比组之间通过离合器相连，所述故障组包括依次连接的电机一、径向加载单元、减速机一，所述对比组包括减速机二和电机二，所述减速机一和所述减速机二之间通过所述离合器相连，所述电机一上设有用于采集所述电机一扭矩变化的扭矩传感器一，所述电机二上设有用于采集所述电机二扭矩变化的扭矩传感器二，所述径向加载单元用于对所述减速机一施加径向压力，所述扭矩传感器一和所述扭矩传感器二连接有用于采集扭矩信息的上位机。

在一实施例中，所述径向加载单元包括旋转手柄、旋转螺杆以及压力传感器，所述旋转手柄和旋转螺杆，以在转动所述旋转手柄时，通过所述旋转螺杆产生径向压力，所述压力传感器用于实时传输压力值至所述上位机。

在一实施例中，所述旋转机械设备故障诊断系统包括支撑座一，所述支撑座一设于所述径向加载单元和所述电机一之间。

在一实施例中，所述旋转机械设备故障诊断系统包括支撑座二，所述支撑座二设于所述径向加载单元和所述减速机一之间。

在一实施例中，所述旋转机械设备故障诊断系统包括支撑座三，所述支撑座一设于所述减速机一和所述离合器之间。

在一实施例中，所述旋转机械设备故障诊断系统包括支撑座四，所述支撑座四设于所述减速机二和所述电机二之间。

在一实施例中，所述减速机一上设有多个用于检测应力波的应力传感器，多个所述应力传感器均和所述上位机电连接或信号连接。

在一实施例中，所述底座上设置有沿所述底座的长度方向延伸的多个滑槽，多条所述滑槽沿所述底座的宽度方向间隔设置，所述电机一、所述径向加载单元、所述减速机、所述减速机二和所述电机二均通过T型螺栓固定在所述底座设置的所述滑槽上。

本实用新型的技术方案中，旋转机械设备故障诊断系统包括底座，所述底座上设有故障组以及对比组，所述故障组和所述对比组之间通过离合器相连，所述故障组包括依次连接的电机一、径向加载单元、减速机一，所述对比组包括减速机二和电机二，所述减速机一和所述减速机二之间通过所述离合器相连，所述电机一上设有用于采集所述电机一扭矩变化的扭矩传感器一，所述电机二上设有用于采集所述电机二扭矩变化的扭矩传感器二，所述径向加载单元用于对所述减速机一施加径向压力，所述扭矩传感器一和所述扭矩传感器二连接有用于采集扭矩信息的上位机。在本技术方案中，不仅可以对轴系、轴承、齿轮、润滑油污染故障进行检测，还可以通过设置故障组和对比组进行对比，以进一步对比故障零部件和正常零部件的区别，以提高数据的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的旋转机械设备故障诊断系统的结构示意图。

附图标号说明：10、底座；11、滑槽；20、故障组；21、电机一；22、径向加载单元；23、减速机一；24、扭矩传感器一；30、对比组；31、电机二；32、扭矩传感器二；33、减速机二；40、离合器；50、支撑座一；60、支撑座二；70、支撑座三；80、支撑座四。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

并且，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种旋转机械设备故障诊断系统。

如图1所示，本实用新型实施例提供的旋转机械设备故障诊断系统包括底座10，所述底座10上设有故障组20以及对比组30，所述故障组20和所述对比组30之间通过离合器40相连，所述故障组20包括依次连接的电机一21、径向加载单元22、减速机一23，所述对比组30包括减速机二33和电机二31，所述减速机一23和所述减速机二33之间通过所述离合器40相连，所述电机一21上设有用于采集所述电机一21扭矩变化的扭矩传感器一24，所述电机二31上设有用于采集所述电机二31扭矩变化的扭矩传感器二32，所述径向加载单元22 用于对所述减速机一23施加径向压力，所述扭矩传感器一24和所述扭矩传感器二32连接有用于采集扭矩信息的上位机。

在本实施例中，不仅可以对轴系、轴承、齿轮、润滑油污染故障进行检测，还可以通过设置故障组20和对比组30进行对比，以进一步对比故障零部件和正常零部件的区别，以提高数据的准确性。

另外，该旋转机械设备故障诊断系统可模拟轴系、轴承、齿轮、润滑油污染故障以及模拟变速/变载对设备健康状态的影响。因此在针对不同的零部件的故障检测时，只需要将故障组20中的正常零部件替换成相应的故障零部件，即可进行检测，同时还可以跟对比组30的正常零部件进行对比，以提高不同零部件损坏检测时的适应性，多种不同的零部件均可以通过该旋转机械设备故障诊断系统进行检测，提高了兼容性。

以轴承故障为例，多种类型的轴承故障模拟过程包括：(1)轴承内、外圈故障：通过在轴承外(内)圈表面加工出小凹槽，以模拟轴承内、外圈磨损故障； (2)轴承滚动体故障：通过在轴承的滚动体表面加工出小的凹槽，以模拟轴承滚动体磨损故障；(3)在润滑油中加入金刚砂，模拟滚动轴承在使用过程中逐渐磨损，并造成润滑油污染情况。

轴系故障的模拟过程包括：利用金属部件对减速机一23、减速机二32的旋转轴施加外力，造成轴系碰摩、不平衡等故障，调整减速机一23、减速机二32的旋转轴与离合器之间轴系对中情况，造成轴角度不对中、平行不对中等故障。

齿轮故障的模拟过程包括：通过在齿轮表面加工出小凹槽，以模拟齿面磨损、蚀齿等故障；通过安装有缺齿、断齿等缺陷的齿轮零部件，以模拟缺齿、断齿等齿轮故障。

其中，除开采集扭矩信息之外，还可以采集电机的电压、功率、电流和转矩，径向加载单元22的压力、轴承温度、轴承振动，减速机一23的轴承温度、轴承振动等，所述减速机一23上设有多个用于检测应力波的应力传感器，多个所述应力传感器均和所述上位机电连接或信号连接，而其余的信息采集均可以通过相应的传感器进行采集，在此不再赘述。

所有监测数据信息均可在上位机可视化管理系统中以数字、曲线、图像等形式呈现，按用户要求格式存储试验数据，并实时显示试验各参数或实时显示试验参数的曲线。以此测算部件寿命、维护时间、更换时机等降低设备故障，同时相应的设备数据可以实时传送至云盘数据库储存设备履历。

在一实施例中，工程技术人员手动操作将外圈表面加工出小凹槽的轴承放置于增-减速装置中，以模拟轴承外圈故障，通过进行模拟来检测轴承的故障信息，针对减速机一、二所安装的某一轴承型号，在电机转速为525转/每分钟时轴承的内圈损伤的故障频率为106.75/Hz，外圈损伤的故障频率为 85.75/Hz，滚动体损伤的故障频率为79.54/Hz，保持架损伤的故障频率为 3.94/Hz、滚动体以及保持架故障特征频率。时域信号中摩擦/冲击事件特征极为明显，FFT频谱中出现明显波峰85.8Hz频率及其倍频，该频谱波峰满足轴承外圈故障规则，鉴于该频谱波峰已经出现了倍频信号，故障特征较为明显，处于故障的中期，结合试验系统设计的故障植入位置以及故障类型，判断诊断分析结果与植入轴承外圈故障相同。模拟轴系故障及齿轮故障时，基于电机转速、齿轮齿数诊断诊断轴系故障及齿轮故障的原理及实现方法与上述轴承故障的诊断过程相同。

在上述实施例中，所述径向加载单元22包括旋转手柄、旋转螺杆以及压力传感器，所述旋转手柄和旋转螺杆，以在转动所述旋转手柄时，通过所述旋转螺杆产生径向压力，所述压力传感器用于实时传输压力值至所述上位机。通过旋转手柄旋转螺杆下压，使故障组20的轴产生径向压力，同时下部压力传感器实时反馈施加的压力值，用于加载不同的径向压力数据。

另外，所述旋转机械设备故障诊断系统包括支撑座一50，所述支撑座一 50设于所述径向加载单元22和所述电机一21之间。所述旋转机械设备故障诊断系统包括支撑座二60，所述支撑座二60设于所述径向加载单元22和所述减速机一23之间。所述旋转机械设备故障诊断系统包括支撑座三70，所述支撑座一50设于所述减速机一23和所述离合器40之间。所述旋转机械设备故障诊断系统包括支撑座四80，所述支撑座四80设于所述减速机二33和所述电机二 31之间。通过设置多个支撑座来提高该系统运转时的稳定性。

进一步地，所述底座10上设置有沿所述底座10的长度方向延伸的多个滑槽11，多条所述滑槽11沿所述底座10的宽度方向间隔设置，所述电机一21、所述径向加载单元22、所述减速机、所述减速机二33和所述电机二31均通过T 型螺栓固定在所述底座10设置的所述滑槽11上。在本实施例中，故障组20和对比组30中的零部件均可以进行移动，因此具有满足不同结构电机尺寸、不同长度的传动轴动特性试验的能力，且在最高转速范围内，不存在共振区，并在最高转速范围内具有不小于20％的临界转速裕度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。