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摘要：傳統(tǒng)風機性能試驗方法測量精度低，人為因素干擾大。為此本文采用Labview的思想實現(xiàn)結(jié)構簡單，使用靈活，成本低，操作簡單直觀，并且能保障設備安全運行的監(jiān)測系統(tǒng)。首先利用串口采集風機運行期間的振動信號對風機進行監(jiān)測，得到風機振動信號的幅值與相位，而后對故障參數(shù)進行特征參量提取并且將其進行存儲，最后通過采集的數(shù)據(jù)對風機進行故障診斷。本系統(tǒng)具有良好的人機交互界面，可以實時準確地進行故障分析和預估實現(xiàn)。

關鍵詞：風機；性能監(jiān)測；虛擬儀器；LabVIEW

風機廣泛應用于各行各業(yè)，風機的性能測試和故障診斷也備受關注。目前國內(nèi)大多數(shù)廠家還是采用人工檢測的方法，這種檢測方法存在很多的弊端，如檢測項單一，測量精度低，效率低，人為因素干擾大等，且成本高。為了能更準確、高效地檢測風機的性能并對其進行故障預估，文章基于Labview設計了風機性能檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有良好的人機交互界面[1]，能將采集的數(shù)據(jù)自動進行分析，得到風機的性能參數(shù)，并將數(shù)據(jù)錄入文件，以備故障分析和預估[2]。該系統(tǒng)具有結(jié)構簡單，使用靈活，成本低，界面友好，操作簡單直觀等優(yōu)點，用戶更容易上手使用。

1系統(tǒng)模塊設計

系統(tǒng)界面主要分為4個模塊，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)接收、故障診斷和數(shù)據(jù)存儲模塊。數(shù)據(jù)采集模塊只要是通過串口采集風機參數(shù)數(shù)據(jù)包括風機溫度、轉(zhuǎn)速、進出口靜壓等；數(shù)據(jù)接收模塊是故障診斷主程序中通過串口讀取數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲模塊是利用用戶設計的存儲路徑將原始數(shù)據(jù)進行存儲；故障診斷模塊是利用用戶設計的故障參數(shù)對采集的數(shù)據(jù)進行診斷。實時采集的數(shù)據(jù)會通過儀表實時顯示，對于風量、風壓、軸功率以及效率4個參數(shù)會通過曲線圖的形式顯示，模塊交互流程圖如圖1所示[3-6]。系統(tǒng)先啟動數(shù)據(jù)采集模塊，通過該模塊對風機的震動參數(shù)進行采集，之后將用戶設置的參數(shù)發(fā)送到指定的端口。同時系統(tǒng)啟動數(shù)據(jù)接收模塊將采集的數(shù)據(jù)采集到主程序中，此時將采集的數(shù)據(jù)按照用戶設置的路徑存儲數(shù)據(jù)并同時將數(shù)據(jù)以圖形形式進行顯示。與此同時系統(tǒng)啟動故障診斷模塊對風機進行診斷，診斷出故障后進行顯示和存儲。

2模塊程序設計

2.1數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊的設計和實現(xiàn)是系統(tǒng)中比較重要的一部分，它確定了整個系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的獲取。在實現(xiàn)這部分時，采用的是模擬串口數(shù)據(jù)傳入，即在實現(xiàn)前先啟動，vspd軟件，該軟件的作用就是在計算機上安裝兩個虛擬端口COM1和COM2，這兩個端口分別用來傳入數(shù)據(jù)以及傳出數(shù)據(jù)。實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集這一模塊式主要采用的結(jié)構是事件結(jié)構[7-8]。在運行程序前先啟動“發(fā)送數(shù)據(jù)”的vi，該vi用來生成模擬數(shù)據(jù)。當點擊“獲取數(shù)據(jù)”按鈕后，系統(tǒng)將從COM1口不斷讀入數(shù)據(jù)，讀取完數(shù)據(jù)后，即可根據(jù)“解析.vi”將數(shù)據(jù)解包，并會將解包出來的數(shù)據(jù)用于系統(tǒng)后序的使用中。數(shù)據(jù)發(fā)送模塊實現(xiàn)如圖2所示，該程序是數(shù)據(jù)采集的主要部分，其實現(xiàn)就是隨機數(shù)產(chǎn)生后將其轉(zhuǎn)換成16進制數(shù)，并分為高8位和低8位，并將其連接成字符串包裝發(fā)送給串口COM1。圖3是數(shù)據(jù)解析模塊的主要實現(xiàn)功能，該模塊首先通過用戶選擇的串口中讀取包文件。接下來對數(shù)據(jù)進行解包檢查包文件文件頭是否正確，不正確直接結(jié)束程序，如果是正確數(shù)據(jù)接下來檢查文件長度不正確直接結(jié)束，就可以讀取辦文件的數(shù)據(jù)字節(jié)。然后將數(shù)據(jù)字節(jié)的高8位和低8位進行合并，并將其轉(zhuǎn)換成浮點小數(shù)的形式，然后寫入對應的局部變量中并進行顯示，最后結(jié)束本模塊流程執(zhí)行完畢。2.2數(shù)據(jù)處理及存儲模塊。數(shù)據(jù)處理模塊主要實現(xiàn)的功能是將解析后的數(shù)據(jù)進行相關計算，從而得到風機的其他4個性能參數(shù)，這4個參數(shù)將通過曲線圖的形式表示在前面板上，除此之外，也會將這些參數(shù)存入Excel文件中。本模塊的實現(xiàn)主要采用的是for循環(huán)結(jié)構，即將所有的值逐個進行計算并進行存儲[9]。數(shù)據(jù)的存儲包括風機性能參數(shù)的存儲，以及風機故障信息的存儲?？紤]到每次實驗的數(shù)據(jù)繁多并且復雜，因此會將每次實驗的一組數(shù)據(jù)分文件存放，文件名也是以當次系統(tǒng)運行時得到數(shù)據(jù)的時間來命名的，因此這樣不存在數(shù)據(jù)覆蓋或者數(shù)據(jù)繁雜的問題。2.3故障診斷故障的診斷部分的結(jié)構主要采用了for循環(huán)結(jié)構和條件結(jié)構的結(jié)合，for循環(huán)決定了程序運行的次數(shù)，即每組數(shù)據(jù)的個數(shù)，條件結(jié)構決定了故障結(jié)果。這部分實現(xiàn)時是將數(shù)據(jù)逐個計算后進行判斷，判斷每組數(shù)據(jù)中是否存在故障數(shù)據(jù)，若存在，則應是哪種故障；當故障結(jié)果診斷出來后，本模塊在條件結(jié)構上進行故障的存儲和顯示[10-13]。對于風機的故障預測，本次設計采用的是概率模型法來實現(xiàn)。因此在程序?qū)崿F(xiàn)時采的是事件結(jié)構，當一旦確定觸發(fā)“故障預測”按鈕后，便開始執(zhí)行該模塊并最終將預測結(jié)果顯示在前端的輸出控件上。故障預測主要程序如圖4所示[14]。

3測試結(jié)果顯示與分析

圖5是一組數(shù)據(jù)的測試結(jié)果[15-16]。從圖5的顯示可以看出來，點擊開始測試按鈕后，風機相關的性能參數(shù)信息是以折線圖的形式顯示，且會有狀態(tài)燈顯示當前的狀態(tài)：當風機出現(xiàn)故障數(shù)據(jù)時，狀態(tài)顯示為紅色。此外，故障顯示模塊也會在測試結(jié)束后以列表形式顯示當前風機的故障數(shù)據(jù)及狀態(tài)。由此可見，本系統(tǒng)實現(xiàn)了控制簡單靈活，成本低的同時，達到了保障設備安全運行的目的。

4結(jié)論

系統(tǒng)選取了典型的特征值作為故障的特征參數(shù)，從而對風機故障進行了監(jiān)測。該系統(tǒng)是基于虛擬儀器完成的系統(tǒng)，可進行串口的模擬，從而更生動形象地模擬了數(shù)據(jù)的采集。系統(tǒng)有數(shù)據(jù)存儲功能，無論是關于風機性能參數(shù)的數(shù)據(jù)還是風機的故障數(shù)據(jù)，一旦生成，系統(tǒng)便自動保存，這些歷史數(shù)據(jù)為以后的使用提供了很大的幫助。同時能夠?qū)崿F(xiàn)風機故障的實時監(jiān)測與故障診斷，這在一定程度上能夠幫助維修人員快速確定故障以降低損失。

作者:楊麗娟 陳雷 楊艷霞 胡曉霞 單位：1.西安工業(yè)大學北方信息工程學院2.西安工業(yè)大學計算機學院