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“概述

旋转机械如汽轮机、发电机、风机等是工业部门应用中最为广泛的一类机械设备，随着科技的发展，旋转机械正在向连续化、大型化、自动化的方向发展，使得设备更加复杂，部件联系更加紧密，一旦发生故障，可能导致一系列的问题，尤其是高速旋转机械。

设备的状态监测和故障诊断不仅可提前发现设备故障，避免严重事故的发生，同时还可以避免过度维修和年久失修，大大提高经济效益。能科科技股份有限公司致力于长期为我国航空行业提供优质的部件试验与整机试验解决方案，能为航空发动机、高端装备制造提供高质优效的测试台集成解决方案，依托长期的数据及经验积累，基于LabVIEW开发了振动监测及分析系统。

振动监测系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要由传感器、数据采集卡、工控机组成，用于获取原始数据；软件部分采用LabVIEW进行开发设计，实现对原始数据的分析及计算。

LabVIEW是美国国家仪器公司推出的一种基于“图形”方式的集成式程序开发环境，主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析等领域，提供了专业的工程分析模块，可减少程序的开发工作。

编辑搜图

图2LabVIEW分析算法

“应用示例

某试验件需在高速、重载环境下进行试验，能科科技股份有限公司完成了试验台的设计、集成与调试工作。通过采用振动检测及分析系统对运行状态进行监测、分析，保障试验台安全运行。

图3传动系统图

监测及分析系统组成

图4监测分析系统组成

工控机：对采集原始数据进行存储，同时为LabVIEW提供运行平台；

加速度传感器：通过磁吸底座安装于试验台振动观测点，可将振动信号转换为电信号；

采集模块：NIPXIe-，采样频率可到.8KHz；

采集模块：NIPXIe-，含4个32位计数器/计时器，用于采集扭矩传感器产生的频率信号；

上位软件：采用LabVIEW进行开发，可对采样通道、采样频率、采样点数进行编辑，对数据采集的启停进行操作，以及显示、存储试验过程中的原始数据及分析数据，对分析结果数据按需传送到执行部件，实现相关保护。

系统功能划分

图5系统功能划分

振动监测及分析系统根据功能划分为：数据采集、数据显示、数据分析、数据存储、数据回放以及离线分析。

数据采集：完成对振动原始数据以及转速原始数据的采集，为后续显示、分析、存储提供必要的数据。

采集部分代码说明

图6数据采集程序示意图

本次试验过程中对加速度传感器信号设定采样频率为50KHz，每次采样点数设定为10K点。部分采样实时数据显示如下图：

图7原始数据波形

分析部分

本次分析采用FFT频谱（幅度-相位）VI，对采集的原始数据进行FFT分析。FFT即快速傅里叶变换，可将信号从原始域（时间）转换到频域的表示。LabVIEWFFT.VI为已封装VI，实际使用过程中只需要输入特定的输入数据即可，输入数据包括：原始波形信息、平均参数、窗参数等。

原始数据信息：为通过PXIe-采集的波形信息；

平均参数：包括平均模式，加权模式，平均数目等，本次平均模式选择”Noaveraging”;

窗参数：包括Hanning窗、矩形窗、Hamming窗、高斯窗等典型的窗函数，本次采用Hanning窗。

通过对上图所示工况的原始数据进行分析，得出分析结果如下图：

图8FFT频谱效果图

图9轴心轨迹

数据回放

试验台试验过程数据实时存储，可提供接口供用户选择是否存储。数据回放功能提供对历史数据回放及再分析功能，数据回放由数据文件打开、数据读取、数据显示、分析过程选择、分析结果查看部分组成。除满足实时数据分析功能外，具有对阶段数据分析功能。

图10数据回放

图11离线数据分析

“基于LabVIEW的振动检测及分析系统的应用

基于LabVIEW的振动检测及分析系统既可以实现振动数据的采集及分析功能，又可以通过多种方式同外部控制设备进行交互，实现了系统运行过程的监控。既保障了设备的正常运行，又获得了试验台运行的最原始数据，为后续改进及验证试验件性能参数提供了数据支撑。因此，能科股份开发的基于LabVIEW的振动检测及分析系统，不仅广泛应用于能科股份的各类航空发动机零部件试验台项目中，并且通过该系统的远程通讯接口，实现了对各类旋转机械的远程振动监测、故障诊断与分析和设备的健康管理。

了解

后厂造是能科科技旗下智能制造行业社区服务平台产品。面向于制造业C端用户，践行国家十四五规划打造的全球工业人才学习交流以及项目对接平台，包括智能制造社区、制造服务市场和能力撮合平台，全面赋能于智能制造行业能力发展。

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