轴承远程监控系统解决方案

Posted 2023-03-30 蓝蜂物联网

一、项目背景

      随着现代机械设备朝着高集成、高精密度、系统化、自动化的方向发展，在工业生产中一旦机器发生故障，即使局部失灵，都可能导致设备工作失效，甚至造成整个自动化车间停产，从而给工业生产带来巨大的损失。轴承是旋转机械设备中的核心部件，也是机械设备的重要故障源之一，而每一次故障都会带来十分巨大的财产损失甚至是人身伤亡事故，因此对滚动轴承运行状态的监控是十分重要的。

二、面临的问题

1、工业系统中滚动轴承所在的位置环境恶劣且分布十分分散，难以进行人工的检测与维护。

2、由于滚动轴承工作环境的恶劣，且发生故障的不确定性，传统的监测系统摆脱不了工程人员长时间在现场值班的情形。

3、无法实现数据对云平台的远程传输于远程控制

4、现场电磁干扰信号的信噪比较低，对信号采集电路要求较高。

5、无法对采集的振动信号进行大数据分析与运算

三、解决方案

本文提出了一种基于云平台实现设备的远程监控，并且通过手机APP或电脑网页对轴承进行远程监控的系统设计。轴承在线监测系统主要由边缘计算网关、振动传感器模块、信号采集模块、控制器与处理器模块构成。该系统可通过对传感器采集的信号进行分析，运算出反应系统运行状态的参数，从而为工程人员提供可靠的参考依据，并且实现轴承运行状态的远程在线监测以及报警提醒，从而凭借较少的人力达到很好的效果。

 

四、方案优势

1. 对轴承的振动和温度进行实时监测，当传感器传输的信号超过预先设定的预警值时，就会发出警报声，提醒操作人员注意。
2. 在故障程度轻微时准确地将其发现和识别，并将信息发送给技术人员，无需技术人员去现场拆卸设备，通过远程实时监控设备的的运行情况，对故障进行综合诊断，及时排除故障。进而有效的减轻了技术人员的劳动强度，降低人力成本，提高设备工作寿命。
3. 通过RS485/RS232串口实现在边缘侧对设备数据的自动采集，传输，记录等，并对采集到的数据进行统计和清洗，上报给云平台存储和记录。不用再到现场进行数据记录,可随时在平台上查看数据。
4. 用户可制作轴承设备的巡检计划，系统将自动生成巡检工单并发出派单消息，在手机端就可以实现设备报修、维修、巡检记录等操作。也可对检修人员、检修内容、故障情况、何时检修、何时恢复等内容进行记录，定期检查、更换和维护轴承实现设备全生命周期管理，以确保其正常运行。
5. 可将不同站点，不同型号的设备分配到不同的组别，实现对设备分级管理和查看。用户可以自行编辑和创建BI数据展示大屏，实现不同站点液位监控数据的汇总展示，以报表、柱状图、饼图、折线图等控件显示污水处理设备的整体情况，可以解决多站点多设备不便管理的问题。

风力发电机磁悬浮轴承模型pid控制

1、内容简介

风力发电机磁悬浮轴承模型pid控制系统设计
318-可以交流、咨询、答疑

2、内容说明

磁悬浮轴承具有无接触、无摩擦、高速度、高精度、能耗低、不需要需润滑、无油污染、可靠性高、寿命长和密封等一系列显著的优点。将磁悬浮技术应用于风力发电机中可以降低风机切入风速、提高风机发电效率，解决了风电产业中如何高效利用风资源这一重大问题。
文章针对一种新型磁悬浮水平轴直驱式风力发电机展开研究，该风力发电机利用一个混合型轴向磁悬浮轴承和两个永磁型径向磁悬浮轴承来实现转子的五自由度悬浮。整个磁悬浮系统只需要一个位移传感器，一套控制器与功率放大器，具有成本低、结构简单、功耗小的优点。
文章在对混合型磁悬浮轴承结构分析的基础上，给出混合型磁轴承参数设计与优化的方法，最终获得各个磁阻系数与漏磁系数的收敛值以及较精确的混合型磁轴承相关参数，并通过有限元仿真证明了参数的准确性。基于上述得到的轴承参数，通过有限元仿真可得轴承的位移刚度与电流刚度，从而确定了混合型磁悬浮轴承的数学模型。混合型磁悬浮轴承是开环不稳定的，必须在控制系统的协助下才能正常工作，文章给出了混合型轴向磁悬浮轴承数字控制系统结构。相对于模拟控制器来说，数字控制器硬件集成度高，控制性能好，能实现复杂的控制算法，并且方便灵活，抗干扰能力强。文章选用美国德州仪器公司TMS320F28 1 2型DSP芯片作为混合型磁悬浮轴承数字控制系统的主控芯片。并给出了基于TMS320F2812的混合型磁悬浮轴承数字控制系统的硬件设计，主要包括传感器、控制器电路(最小系统、A／D转换电路、D／A转换电路)、功率放大器等的设计。
针对混合型磁悬浮轴承具有高度非线性，不确定性和难以建立精确数学模型的控制对象的特点，分别对传统PID、参数自整定模糊PID、变论域模糊PID三种控制进行了研究和分析。变论域模糊PID控制，加入了变论域的思想，由于论域的收缩而使得规则局部加细，相当于增加规则数，从而提高了控制的精度；分别建立了三种控制的Matlab仿真模型，比较仿真结果得出结论，与传统PID、自适应模糊PID控制方法相比，变论域模糊PID具有更小的超调，更快的调节速度。系统无论是动态性能还是静态性能都得到很大的改善，更能满足系统的响应需求。在已设计好的基于TMS320F2812的混合型磁悬浮轴承数字控制硬件系统的基础之上，给出了系统软件设计，采用变论域模糊PID算法控制；在搭建好的磁悬浮实验平台上，在样机处于静态的情况下进行了起浮实验和冲击实验，实验表明，该轴承控制系统能够实现转子静态时的稳定悬浮。转子处于动态旋转时系统的性能还有待进一步的实验验证，其在风力发电机的应用也有待作进一步深入的工作。

 

 

3、仿真分析

 

 

4、参考论文

风力发电机磁悬浮轴承模型pid控制系统设计.pdf