基于​LabVIEW RIO​平台​开发​筛选​器​的​轨道​测量​系统

- Ivan Francisco Coloma Jachura, Komatsu Reman Center

"NI​技术​可​允许​集成​不同​的​工具​来​采集、​处理、​控制​和​部署​筛选​器​轨道​测量​系统​的​不同​类型​数据。"

- Ivan Francisco Coloma Jachura, Komatsu Reman Center

挑战:

通过​监测​维修​过程​并​进行​前后​对比​来​证明​筛选​器​已​维修​完毕,​以便​测量​和​避免​可​接受​参数​之外​的​故障。

解决​方案:

设计​和​配置​可​实现​此类​测量​的​系统​Hardware-​Software。 目前,​该​系统​在​为​任意​矿场​提供​的​数据​的​性能、​质量​和​确定​性​上​具有​独特​的​特性。

介绍:

Komatsu Reman Center Chile​的​检测​和​校准​实验​室​从一​开始​就​致力​于​为​客户​提供​附加值,​特别​是​采矿​业,​也​正是​在​搜索​寻找​过程​中​我们​的​客户​找到​了​我们,​让​我们​帮忙​验证​由​第三​方​维修​的​筛选​器。 目的​是​监测​设备​维修​过程​前后​的​变化,​以​避免​共振​问题、​高​振动、​扩散​轨道​的​形状​和/​或可​接受​参数​之外​的​工作​温度。

 

这个​过程​分​两​个​阶段​进行:​组​件​接收​测试​和​组​件​最终​测试,​其中​需要​记录​与​振动、​轨道​形状​和​温度​等​相关​的​特定​参数 。 这些​参数​可​允许​将​筛选​器​的​运动​量化​和​可​视​化,​筛选​器​负责​将​矿石​到​运送​到​传送​带​上。

 

一​开始,​我们​需要​与​负责​机器​维修​的​客户​一起​访问​中央​车间;​访问​目的​是​对​协议​和​验收​标准​达成​一致。 在此​基础​上,​研发​工程​师​开始​设计​和​配置​可​实现​此类​测量​的​系统​硬件​Hardware - Software。 我们​为​客户​提出​了​一个​认证​方案,​最终​签订​了​服务​合同。

 

目前,​该​系统​在​为​任意​矿场​提供​的​数据​的​性能、​质量​和​确定​性​上​具有​独特​的​特性。

 

系统​说明:

在​开发​筛选​器​所需​的​状态​测量​代码​时,​最大​困难​是​捕获​数据​和​使用​编​程​代码​表述​数据​计算​理论,​这些​表述​决定​了​筛选​时​发生​的​物理​现象。​这些​物理​现象​主要​由三​个​参数​表示:

位移: 振动​点​的​振动​运动​可以​通过​振动​位移​量化,​振动​位移​定义​为​一个​测量​点​随着​时间​的​推移​相对​其​静止​位置​(停止​工作​的​机器)​移动​的​距离“d”。 之所以​写成​d(t)​是​为了​表示​该​距离“d”会​随着​时间“t”变化。 对​这些​值​的​符号​制定​一个​规则​是​非常​有​必要​的,​如果​点​向上​移动,​垂直​位移​为​(+),​如果​点​向下​移动,​垂直​位移​为​(-)。 向左​移​时,​水平​位移​为​(+),​向右​移​时,​水平​位移​为​(-)。

为了​确定​筛选​器​描述​的​倾斜​运动​的​值,​我们​必须​将​正向​的​垂直​和​水平​运动​看作​直角三角形​的​两​边,​然后​计算​斜​边;​斜​边​将​代表​筛选​器​的​倾斜​位移。

轨道: 采用​位移​传​感​​器​的​典型​测量​系统​包括​两​个​安装​在​支撑架​的​换​能​器,​换​能​器​之间​成​90°​角。

为了​获得​正确​的​轨道​转动​时​域,​安装​在​支架​上半​部分​的​水平​换​能​器​应​安装​在​垂直​中心​线​的​右侧。

两​个​换​能​器​捕获​的​信号​可​组合​到​一个​图​中,​称为​利​萨​如​图形​或​轨道。

幅​值​相等​但​相位​不同​(包括​90º)​的​两​个​纯​正弦波​应​生成​一个​圆形​轨道。

如果​两​个​正弦​振动​波​振幅​不同​但​相位差​维持​在​90°,​则​所得​的​轨道​是​椭圆​形,​主​轴线​位于​振幅​最大​的​方向。 由于​支架​在​水平​和​垂直​方向​的​刚性​不同,​这​是​实际​应用​中​最​常见​的​椭圆​模型。

如果​振动​包含​多个​部件,​所得​轨道​的​形状​将会​更加​复杂。

角度: 计算​斜​边​倾斜​角度​值​时,​其​正​切​值​等于​水平​和​垂直​位移​之间​的​商;​倾斜​角度​值​以​弧度​为​单位。 然后​将​弧度​转化​为​度,​这些​就是​出现​在​前​面板​的​角度​值。

 

Komatsu Reman Center Chile​检测​和​校准​实验​室​的​研发​部​采用​了​NI CompactRIO 9074​和​用于​传感器​数据​采集​的​C​系列​模​块​等​模​块​化​设备​以及​NI​图形​化​开发​软件​LabVIEW。 NI​技术​可​允许​集成​不同​的​工具​来​采集、​处理、​控制​和​部署​不同​类型​的​数据。 针对​筛选​器​的​轨道​测量​系统,​我们​已经​使用​过:

硬件: 该​物理​元素​提供​了​传感器​连接,​使得​位移​能够​被​LEC KRCC​研发​部门​开发​的​软件​解读;​这些​物理​元素​包含​以下​元件:

单​轴​加速度​计,​这些​加速度​计​利用​的是​石英​等​陶瓷​材料​的​属性。 此类​材料​具有​不​对称​的​内部​载​荷​分布,​因而​如果​沿​其​极化​方向​施加​一个​外力,​材料​的​两​个​表面​之间​便​会​产生​电荷。 电荷​与​施加​的​力​成​正比,​因此​也​与​加速度​成​正比。

这些​加速度​计​负责​捕获​筛选​中的​振动​数据,​并​将​其​转换​成​电信​号。

温度​传感器​或​RTD(电阻​式​温度​检测​器)​的​原理​是​温度​变化​会​导致​导体​电阻​随​之​发生​变化。 当​受热​金属​的​热​振动​增加​时,​会​激发​出​更多​的​电子,​导致​电子​的​平均​速度​降低,​阻力​增大。 温度​越高,​热​振动​和​阻力​越​大。

C​系列​数据​采集​卡,​这些​板​卡​可​用于​采集​加速度​计​和​热电​偶​的​信号。

集成​实​时​控制器​——​cRIO 9074,​该​控制器​包含​了​数据​处理​软件。

无线​发射​器,​可​作为​客户​端​桥接​器​或​高速​接​入​点,​并​支持​IEEE 802.11 a/​b/​g/​n​协议。

这​一​设备​可​帮助​我们​采集​数据,​但是​这些​是​标准​元件​且​相互​独立,​无法​处理​数据​以及​提供​筛选​物理​现象​中​任何​代表性​的​状态​结果​数据。 LECR​开发​的​软件​负责​处理​和​计算​代表​该​物理​现象​的​结果。

软件: 代表​系统​智能​(逻辑),​用于​测量​筛选​器​的​轨道​以及​为​以下​现象​建​模:

位移: 首先,​加速度​计​提供​的​值​由​毫伏​转换​为​工程​单位​(EU),​然后​使用​一个​时​域​波形​将​加速度​转换​为​位移。

轨道: 该​代码​负责​计算​一定​时间​间隔​内的​信号​值,​时间​间隔​取决​于​转​速​计​获得​的​振动​单元​转​速。 然后​该​代码​会​在​XY​曲线​图​上​绘制​经​滤波​或​未​滤波​的​数据​的​轨道​图。 未​滤波​的​数据​符号​来自于​角度​符号​(加速度​计),​经​滤波​的​数据​来自于​振幅​和​输入​相位​(转​速​计)。

倾斜​角度: 该​代码​可​计算​来自​加速度​计​的​水平​和​垂直​信号​的​三角​函数,​然后​将​值​由​弧度​转换​为​度。

 

结论:

NI CompactRIO 9074​和​用于​传感器​数据​采集​的​C​系列​模​块​以及​NI LabVIEW​图形​化​开发​软件​可​允许​集成​不同​的​工具​来​采集、​处理、​控制​和​部署​筛选​器​轨道​测量​系统​的​不同​类型​数据。

 

作者​信息:

Ivan Francisco Coloma Jachura
​Komatsu Reman Center
​Chile
ivan.coloma@komatsu.cl