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专利名称：一种基于labview平台的冷却塔振动测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统。
背景技术：
冷却塔广泛应用于空调冷却系统、冷冻系列、注塑、发电、汽轮机、铝型材加工、空压机、工业水冷却等领域，用来将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中。在新型冷却塔的研制过程中，或冷却塔在出厂前，必须对其振动性能进行测试，判断其是否满足需要，因此制备一套测试设备，作为冷却塔的振动性能测试手段是必需的。目前国内对振动信号的采集和测试的技术方案多为采用手持式振动测试仪器进行测量。其主要不足是由于手持式振动测试仪在测量的时候带有很大的随机性，测试点难以保持统一，方向难于与被测面保持垂直；而且测试精度较低，重复性不好，受人工因素的影响较大。因此，本发明的振动测试系统具有测试精度高，可靠性强等优点，能确保测试数据精度，提高生产的可靠性，具有很好的应用前景。

发明内容
本发明提供了一种基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统，包括供电变压器、 变频器、被测设备、振动信号采集及处理模块、测试系统监控模块、上位机；
所述被测设备为冷却塔；
所述供电变压器的输入端连接供电电网，所述供电变压器的输出端连接所述变频器的输入端；
所述变频器的输出端连接冷却塔的通风机定子；
所述测试系统监控模块，用于监测和控制变频器和冷却塔通风机的状态和性能参数； 所述振动信号采集及处理模块，用于监测冷却塔的振动状态，并将采集的振动参数进行预处理；
所述测试系统监控模块与所述振动信号采集及处理模块将各自采集的数据均送到基于Iabview平台的上位机，上位机实现对测量数据进行实时采集处理和分析，实时显示、存储回放和自动判断等功能。优选地，所述被测设备可通过正弦波滤波器连接变频器的输出端； 优选地，所述供电变压器的输入端通过第一断路器连接供电电网；
所述测试系统监控模块包括微处理器和模拟信号输入单元；所述模拟信号输入单元包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、模拟信号接口和模数转换器；
所述电流传感器和所述电压传感器用于测量所述供电变压器、被测设备的电流和电压，所述电流和电压经过所述模拟信号接口进入所述模数转换器，所述模数转换器进行模数转换后，将转换后的数字电流信号和数字电压信号发送至所述微处理器，所述微处理器对所述数字电流信号和所述数字电压信号进行分析；
所述温度传感器用于测量环境温度、所述被测设备通风机的温度，所述温度经过所述模拟信号接口进入所述模数转换器，所述模数转换器进行模数转换后，将转换后的温度信号发送至所述微处理器，所述微处理器对所述温度信号进行分析。优选地，所述微处理器对所述数字电流信号、数字电压信号和温度信号进行分析后，还包括当判断出现过压、过流、过温时发出报警信号或切除信号。优选地，还包括转矩转速传感器，用于测量被测设备通风机的转矩和转速，将所述转矩和转速发送至所述微处理器，所述微处理器对所述转矩和转速进行分析。所述被测设备通过磁力安装座与加速度传感器相连，通过传感器电缆将振动信号送到所述振动信号采集及处理模块。优选地，所述振动信号采集及处理模块将所述振动信号进行预处理后，送入所述上位机进行分析和处理。优选地，所述上位机系统包括以下步骤
(1)系统初始化；
(2)设置被测设备的类型，并设置相应控制参数；
(3)启动振动测试并运行；
(4)对测量数据进行实时采集处理和分析、实时显示、存储回放和自动判断； (5 )试验全部完成后，可按需选择不同的报表格式进行打印。优选地，测试系统采用所述手动控制和所述自动控制并存的方式。本发明的有益效果是本发明能够满足冷却塔振动测试试验要求，可进行研发性试验和例行试验；测试过程自动化，极大地提供生产效率；且可适应不同型号的冷却塔通风机，减少重复开发工作；测试精度高，重复性好，尽量减少人工因素的影响。


图1为本发明的第一实施例结构图。图2为本发明的测试系统监控模块结构图。图3为本发明的测试系统监控模块中模拟量输入信号结构图。图4为本发明的振动信号采集及处理模块结构图。
具体实施例方式为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。参见图1，该图为本发明提供的基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统第一实施例结构图。本实施例提供的基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统，包括供电变压器 (103)、变频器(104)、被测设备(105)、测试系统监控模块(111)、振动信号采集及处理模块 (113)、上位机(115)；
所述被测设备(105)为冷却塔；
所述供电变压器(103)的输入端连接供电电网(101)，所述供电变压器(103)的输出端连接所述变频器的输入端；
所述变频器(104)的输出端连接被测设备(105)的通风机定子； 所述测试系统监控模块(111)，用于监测和控制所述变频器(104)和所述被测设备 (105)通风机的状态和性能参数；
所述振动信号采集及处理模块(113)，用于监测冷却塔的振动状态，并将采集的振动参数进行预处理和转换；
所述测试系统监控模块(111)与所述振动信号采集及处理模块(113)将各自采集的数据均送到基于Iabview平台的所述上位机(115)，所述上位机(115)实现对测量数据进行实时采集处理和分析，实时显示、存储回放和自动判断等功能。参见图2，该图为本发明的测试系统监控模块结构图。测试系统监控模块(111)包括微处理器(301 )、模拟量输入单元(302)和冷却塔通风机转矩转速测量单元(303 )。本实施例提供的系统所述转矩转速测量单元(303)，用于测量所述冷却塔通风机的转矩和转速，通过所述变频器发送至所述微处理器，所述微处理器对所述转矩转速进行分析。下面结合附图详细介绍模拟量输入单元的结构和功能。参见图3，该图为本发明的测试系统监控模块中模拟量输入信号结构图。所述模拟信号输入单元(302)包括电流传感器(401)、电压传感器(402)、温度传感器(403 )、模拟信号接口( 404 )和模数转换器。所述电流传感器(401)和所述电压传感器(402)用于测量所述供电变压器、被测设备的电流和电压，所述电流和电压经过所述模拟信号接口(404)进入所述模数转换器 (405)，所述模数转换器(405)进行模数转换后，将转换后的数字电流信号和数字电压信号发送至所述微处理器(301 )，所述微处理器(301)对所述数字电流信号和所述数字电压信号进行分析；
所述温度传感器(403 )用于测量环境温度、所述被测设备通风机的温度，所述温度经过所述模拟信号接口( 404 )进入所述模数转换器(405 )，所述模数转换器(405 )进行模数转换后，将转换后的温度信号发送至所述微处理器(301)，所述微处理器(301)对所述温度信号进行分析。需要说明的是，上述电流传感器、电压传感器和温度传感器有多个，因为要检测被测设备的电压和电流，还包括供变压器输出的电压和电流。由于要测量冷却塔通风机的温度，每相设置两个温度传感器，通风机有三相，因此通风机需设置六个温度传感器，同时还有一个用来测量环境温度的温度传感器。需要说明的是，本实施例提供的所述微处理器对所述数字电流信号、数字电压信号和温度信号进行分析后，还包括当判断出现过压、过流、过温、设备故障时发出报警信号或切除信号。例如，给每个被测参数设定两个门限值，当超过第一门限值时，进行报警；当超过第二门限值时，上位机通过监控模块跟变频器通信，停止并切断变频器的输出。参见图4，该图为本发明的振动信号采集及处理模块的结构图
所述振动信号采集及处理模块包括信号调理器(501)、信号转换接口(502)、数据采集卡(503)。
所述振动传感器(110)通过磁力安装座与所述被测设备(105)相连，通过传感器电缆将振动信号送到所述振动信号采集及处理模块(113)。所述信号调理器(501)用于将采集的振动信号进行预处理，主要是滤除振动信号中的干扰和高次谐波，截取有效频段并进行放大处理；然后将调理好的信号通过所述信号转换接口( 502 )送到所述数据采集卡(503 )；所述数据采集卡(503 )将信号按照不同的采集路数进行相应的模数转换，再送到所述上位机(115)。所述上位机系统包括以下步骤
(1)系统初始化当进入测试系统后，第一步就是进行系统的初始化化，主要对RS485 总线通信模块、测试系统监控模块、振动信号采集及处理模块等进行初始化化，对出现异常情况进行报错，为测试系统的运行做必要的准备工作。(2)设置被测设备的类型，并设置相应控制参数主要完成冷却塔型号设置和测试参数设置。冷却塔型号设置主要是根据冷却塔型号不同，其对应通风机的功率不同，来设置相应的控制参数。测试参数设置主要是根据测试的内容来设置，如起始工作频率、步进频率、额定工作频率、通信波特率等。(3)启动振动测试并运行直到完成测试设定的内容才停止，除非测试过程中出现了前面所述的故障或人为急停。(4)数据的处理和存储对上述采集信号实时数字显示并以Iabview特有的LVM文件格式或电子表格格式存储在本地硬盘上，也可将数据处理后存放到数据库中，便于日后分析或处理。(5)数据的显示和回放主要是将采集的信号以曲线或表格的形式实时显示在上位机终端；也可将存储的LVM文件格式或电子表格格式文件重新读取后显示在上位机终端。通过结果的显示，可以方便知道测试结果和测试系统的异常情况。以上实施例中的微处理器具体可以由单片机、DSP或PLC来实现。本发明实施例提供的测试系统不但能满足冷却塔生产企业的振动例行试验要求， 而且还可进行研发性试验，测试过程自动化，精度高，重复性好。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明所做任何形式上的限制。 虽然本发明已较佳的实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.本发明专利提供了一种基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统，其特征在于， 包括供电变压器、变频器、被测设备、振动信号采集及处理模块、测试系统监控模块、上位机；所述被测设备为冷却塔；所述供电变压器的输入端连接供电电网，所述供电变压器的输出端连接所述变频器的输入端；所述变频器的输出端连接冷却塔的通风机定子；所述测试系统监控模块，用于监测和控制变频器和冷却塔通风机的状态和性能参数；所述振动信号采集及处理模块，用于监测冷却塔的振动状态，并将采集的振动参数进行预处理；所述测试系统监控模块与所述振动信号采集及处理模块将各自采集的数据均送到基于Iabview平台的上位机，上位机实现对测量数据进行实时采集处理和分析，实时显示、存储回放和自动判断等功能。
2.根据权利要求1所述基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统，其特征在于，所述被测设备可通过正弦波滤波器连接变频器的输出端。
3.根据权利要求1所述基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统，其特征在于，所述供电变压器的输入端通过第一断路器连接供电电网。
4.根据权利要求1所述基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统，其特征在于，所述测试系统监控模块包括微处理器和模拟信号输入单元；所述模拟信号输入单元包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、模拟信号接口和模数转换器；所述电流传感器和所述电压传感器用于测量所述供电变压器、被测设备的电流和电压，所述电流和电压经过所述模拟信号接口进入所述模数转换器，所述模数转换器进行模数转换后，将转换后的数字电流信号和数字电压信号发送至所述微处理器，所述微处理器对所述数字电流信号和所述数字电压信号进行分析；所述温度传感器用于测量环境温度、所述被测设备通风机的温度，所述温度经过所述模拟信号接口进入所述模数转换器，所述模数转换器进行模数转换后，将转换后的温度信号发送至所述微处理器，所述微处理器对所述温度信号进行分析。
5.根据权利要求4所述基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统，其特征在于，所述微处理器对所述数字电流信号、数字电压信号和温度信号进行分析后，还包括当判断出现过压、过流、过温时发出报警信号或切除信号。
6.根据权利要求4一5任一项所述基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统，其特征在于，还包括转矩转速传感器，用于测量被测设备通风机的转矩和转速，将所述转矩和转速发送至所述微处理器，所述微处理器对所述转矩和转速进行分析。
7.根据权利要求1所述的基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统，其特征在于，所述被测设备通过磁力安装座与振动传感器相连，通过传感器电缆将振动信号送到所述振动信号采集及处理模块。
8.根据权利要求7所述的基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统，其特征在于，所述振动信号采集及处理模块将所述振动信号进行预处理和分析后，送入所述上位机进行分析和处理。
9.根据权利要求1所述的基于Iabview平台的冷却塔振动测试系统，其特征在于，包括以下步骤(1)系统初始化；(2)设置被测设备的类型，并设置相应控制参数；(3)启动振动测试并运行；(4)对测量数据进行实时采集处理和分析、实时显示、存储回放和自动判断； (5 )试验全部完成后，可按需选择不同的报表格式进行打印。
全文摘要
本发明公开了一种基于labview平台的冷却塔振动测试系统，包括供电变压器、变频器、被测设备、振动信号采集及处理模块、测试系统监控模块、上位机；供电变压器的输入端连接供电电网，供电变压器的输出端连接被测设备；测试系统监控模块，用于监测和控制变频器、被测设备的状态和性能参数；振动信号采集及处理模块对被测设备冷却塔的不同采集点位置进行振动信号的采集和处理；同时振动信号采集及处理模块和测试系统监控模块可将采集的数据送到基于labview平台的上位机，实现对测量数据进行实时采集处理和分析，实时显示、存储回放和自动判断等功能。该测试系统可以实现被测设备冷却塔的振动性能试验，提高振动测试的准确度。
文档编号G01H17/00GK102494762SQ201110424228
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者孙晓, 易丁, 贺正芸, 龙晓薇, 龙永红 申请人:湖南工业大学