[发明专利]用于旋转设备运行状态监控的一体机装置及方法

权利要求书

1.一种用于旋转设备运行状态监控的一体机装置，包括用于封装内部元器件的中空外壳，外壳表面设有用于嵌装显示模块的开口；其特征在于，在外壳内设有数据处理模块、信号输入输出模块、数据存储模块、显示模块、通讯模块和电源模块；数据处理模块通过信号线分别连接至各模块，电源模块用于为各元器件供电；

所述数据处理模块中内置信号处理模块、分析诊断模块和运行控制模块，用于对外部采集信号和数据进行分析，并根据预设条件发出控制信号；

所述信号输入输出模块通过信号线连接多个信号输入输出接口，用于将外部采集的信号和数据传送给数据处理模块，并将后者发出的控制信号输出至旋转设备的运行控制部件；

所述数据存储模块中内置旋转设备故障知识库，用于记录、存储数据处理模块生成的数据；

所述显示模块用于实时显示数据处理模块生成的处理结果和告警信息，实现人机对话；

所述通讯模块用于与远程数据库服务器、云端管控平台或移动终端之间的数据传递，实现数据备份与远程监控。

2.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述数据处理模块是处理器CPU；所述数据存储模块是存储SD卡；所述显示模块是液晶显示屏或LED显示屏，与之配套在外壳表面设有若干个按键；或者，所述显示模块是显示触摸屏。

3.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述信号输入输出接口包括：

(1)RS485串口，用于使用Modbus通讯协议采集振动传感器信号和三相多功能电表数据；

(2)模拟量输入通道AI，用于采集压力传感器和温度传感器信号；

(3)开关量输入通道DI，用于接收设备启停状态和本地自动状态信号；

(4)开关量输出通道DO，用于输出控制设备启停的信号；

(5)模拟量输出通道AO，用于输出调整设备运行状态的信号。

4.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述信号输入输出接口通过信号线连接至下述设备：

(1)以RS485串口分别连接三相多功能电表和设于旋转设备上的振动传感器；

(2)以模拟量输入通道AI分别连接设于旋转设备出入口工艺管路中的压力传感器和温度传感器；

(3)分别以开关量输入通道DI、开关量输出通道DO和模拟量输出通道AO连接旋转设备的驱动电机。

5.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述通讯模块是以太网通讯模块或无线4G通讯模块。

6.根据权利要求1所述的一体机装置，其特征在于，所述数据处理模块是型号为ARMcortex-A7的处理器，运行Linux操作系统。

7.利用权利要求1所述一体机装置实现旋转设备运行状态监控的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在旋转设备上安装多个振动传感器，获取旋转设备的振动加速度信号，包括三个方向轴的振动有效值和频谱原始数据；采集为旋转设备供电的三相多功能电表的参数，包括电流、电压、功率、功率因数和电能数据；采集旋转设备出入口工艺管路中的压力和温度信号；采集到的信号或数据由信号输入输出模块传送给数据处理模块；

(2)信号处理模块对振动信号进行快速傅里叶变换运算，在得到频谱数据后通过进一步的计算获得频率、幅值、占比、总振动量、速度、位移数据，并存储于数据存储模块；同时，对取自三相多功能电表的数据和工艺管路的压力和温度进行数据整理后，存储于数据存储模块；并且在进行数据存储的同时，将这些数据以实时数值和趋势图的形式显示在显示模块中；

(3)分析诊断模块提取已存储数据，与旋转设备故障知识库中的数据进行分析与对比后，获得健康分析和安全诊断结果；利用显示模块实时显示结果，并根据预设故障条件发出实时预警或报警；

(4)基于健康分析和安全诊断结果，运行控制模块根据预置控制规则输出控制信号至旋转设备的驱动电机，以控制设备启停；同时，根据预设的工艺控制要求，利用电流压力温度数据进行逻辑运算和PID运算，根据运算结果输出控制信号至旋转设备的驱动电机以调整设备运行状态，从而实现对设备运行状态的监控。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

利用通讯模块将存储数据、健康分析和安全诊断结果传送至远程数据库服务器、云端管控平台或移动终端，实现数据备份和远程监控；和，

利用通讯模块以有线或无线传输的方式将云端管控平台或移动终端发出的操控指令传送给数据处理模块，由运行控制模块发出控制信号，以控制设备启停或调整设备运行状态，实现对设备运行状态的监控。