基于LabVIEW RIO平台开发筛选轨道测量系统

- Ivan Francisco Coloma Jachura, Komatsu Reman Center

"NI技术允许集成不同工具采集、处理、控制部署筛选轨道测量系统不同类型数据。"

- 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