[发明专利]一种高可靠旋转设备状态监测的无线振动测量方法与装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高可靠机械设备运行状态监测方法及装置，特别是关于一种用于高可靠旋转设备在线状态监测领域中的无线振动测量方法及其装置

背景技术：

振动信号是旋转设备运行状态监测和故障检测的重要测试参数，是检测大型旋转设备运行质量的关键问题之一。对旋转设备状态监测的无线振动信号测量不同于一般振动信号测试，具有环境恶劣、干扰大、工作条件苛刻、功耗要求低、需满足设备健康状态或故障诊断要求等特点。旋转设备状态需要监测点多、范围大，无线测量装置需要能按照某种协议进行网络构建，实现网络通信，保障系统可靠运行。

旋转设备状态的振动信号无线采集装置，需在超低功耗下运行、具有很好的电磁兼容性、满足设备状态监测的信号检测和故障判断的数据处理要求，能满足监测系统可靠运行要求。

发明内容：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能实现旋转设备实时振动的高可靠无线监测方法与装置。

为实现上述目的，本发明包括：(1)一种旋转设备状态无线振动方法，由装置中的振动测量模块，包括供电接口、MEMS振动传感器单元、时域中间值与均值滤波处理单元、FFT计算单元、加窗的频域滤波与积分单元、烈度计算单元、接口单元组成；(2)一种采用ZIGBEE协议的通用无线传感网络节点装置，有专用接口与振动模块中的接口单元相接；并提供电源给振动测量模块的供电接口；能完成自身电压测试，并带通用传感接口，与数字式或模拟式的温度、光照、气体成分等传感器相接。包括专用电池、通讯处理器、射频单元(2.4GHz)、开关等组成；(3)一种用于组建ZIGBEE网络的SINK节点；包括USB接口、通讯处理器、射频单元(2.4GHz)、开关等组成。本发明中的无线振动测量节点分为电池、电路板及辅助部件、外壳等组成。电路板分为振动测量模块和通用传感节点组成。

实现一种恶劣环境下高可靠的设备状态检测方法，包括以下步骤：(1)采用3轴MEMS加速度传感器ADXL345，测量范围为±16g，根据应用，自组态设置包括采样频率、采样FIFO、采样点数、数据自校准、时域混合中间值与均值滤波常数等；(2)旋转设备运行时，由状态检测装置内数据采集模块在线采集时间序列数据、进行时域滤波、自我数据校核(时频域分量幅值比较判断)、烈度计算处理，得到烈度数据；(3)装置根据能耗情况，进行振动测量模块的振动测量与通用节点的数据传输能量分配；在振动测量模块中分配数据采集、处理、数据传送时间；(4)利用ZIGBEE网络，实时传送当前FFT计算点数对应的烈度值和最大振动频率，利用后端监控平台，结合ISO7919和ISO10816标准进行自组态状态监测和故障判断。

所述步骤(2)中的所述时域滤波方法包括以下步骤：(1)根据组态要求，动态、超小容量动态中间数组；(2)采用最大、最小法剔除两边最值和次最值，对于其它窗内各点进行平均；得出滑动当前时刻值；(3)依据时刻点，滑动得到相应采样段的滤波后数组值。所述步骤(2)中的所述烈度计算方法采用基2时抽FFT作为时频域转换工具，包括以下步骤：(1)采集振动加速度更新算法输入序列；(2)去均值，加窗；(3)FFT时频域转换；(4)频谱转换得到速度谱；(5)计算振动烈度。烈度公式如下：