风机动平衡检测装置探究.pdfVIP

风机动平衡检测装置研究 王全为 (山东矿业学院 山东泰安，271019) 摘要针对动平衡检测这一问题，详细介绍了模拟信号处理电路的设计及计 算过程，提供了可信赖的参考依据，阐述了应用单片机进行数据采集的原理及 软硬件设计，借助于笔记本电脑进行数据处理，操作简单，显示直观。 关键词动平衡振动检测 风机是煤矿生产中使用的大型主要设备之一，它的工作状态对整个煤矿的安全生产 起着非常重要的作用．虽然在旋转机械中，它的转速不算太高，通常工作在 转体自身存在的不平衡力将产生振动，会对环境产生噪声，对风机的某些零部件产生疲 劳破坏等恶劣影响。因此，经常对风机的工作状态进行动平衡检测是极其重要的，也是 必要的。本文针对上述动平衡检测问题进行了探讨，该检测装置框图见图】所示，主要 由模拟信号处理部分，单片机数据采集部分和微机数据处理三部分组成，能够对回转体 振动强度进行监测及动平衡现场调整校正工作． 振动传感器 模拟信号处理 单片机803 转速传感器 及A，D转换 数据采集 图1俭铡装置框图 1信号模拟部分 信号模拟部分是整个检测装置的关键。对模拟信号处理的优劣，直接影响到检测精 度，电路框图见图2所示，它主要由四个部分组成， 图2模拟信号处理方框图 1．1传感器的选择 目前测振用传感器有磁电式、压电式和电阻式等多种形式。由于考虑到所选择的传 感器在满足精度要求的情况下易于安装的要求，选择了压电式加速度传感器。该类型传 感器灵敏度高，体积小，借助于磁座，很容易安装在测振表面。因该传感器的不锈钢壳 体是全密封的，所以名具有防潮、防尘的效果。有关传感器的安装可参考有关书籍。 2前置放大器的选择及工作原理 压电式加速器传感器的前置放大器有电压放大器和电荷放大器两种．因为电压放大器 的输出信号受连接电缆对地电容的影响、易产生干扰信号，信号不稳定，所以选择用电荷 249 放大器做为前置放大器较适宜，．所谓电荷放大器就是输出电庄正比于输入电荷的一种放大 器，它是用电容负反馈、并具有高输入阻抗和高增益的一种运算放大器。电荷放大器与压 电式加速度传感器及连接电缆构成的等效电路见图3所示．图中％是压电式加速度传感 图3电荷放大器等效电路图 器产生的总电荷，它由振动产生：Ca、Ra为传感器的电容量和绝缘电阻；C，为连接电缆 的电容量；Ci、R，为电荷放大器的输入电容和输入阻抗；C。为反馈电容．因为电荷放大 器是高增益的，所以一般情况下，输出电压u： U≈一g。／C， (1) 由上式可以看出输出电压U值与传感器产生的总电荷q。和反馈电容C，有关，与连接电 缆的电容量C，无关． 1 3信号放大器 由传感器输出的信号虽然经过电荷放大器放大，其输出电压u仍然很小。因此要想 清楚地观察振动强度的大小，对该信号进行再一次放大是必要的．信号放大器电路见图4 所示． 岔丑 仑侈一 叠一P心 图4信号放大电路 该信号放大器电路主要由若干个集成运算放大器组成．第一部分由运算放大器A1级 组成电压跟随器电路，它具有输人阻抗高而输出阻抗低的特性．因此被用作输入信号与其 负载之间的缓冲隔离级。第二、第三两部分分别由运算放大器A2级和A3级组成两级信 号放大电路，A2级和A3级由两个反相放大器电路组成．A2级的电压增益一n，为： 爿nl=一只2／R1 (2) A3级的电压增益A。，为： 如2=一蜀／尼