1、通風機振動測試虛擬儀器的研究與開發摘要：本文構件了采用虛擬儀器技術進行通風機振動測試的硬件平臺；采用LabVIEW開發平臺，開發了集信號采集、分析、存儲和測試報表生成等功能于一體的振動信號測試虛擬儀器；采用該儀器對紅石崖煤礦通風機進行振動測試，表明該儀器滿足測試要求，并能為故障診斷提供依據，提高測試的自動化程度。關鍵詞：通風機；振動；虛擬儀器；LabVIEW中圖分類號：Development of Virtual Instrument for Fan Vibration TestingAbstract: The platform of virtual instrument technology

2、 based fan vibration testing was established; The virtual instrument for fan vibration testing, which had the functions of signal acquisition, analysis, storage and report forms, was developed; The developed virtual instrument was applied in the fan vibration testing of Hongshiya Mine, the results i

3、ndicated that the instrument satisfied the requests of test and could offer basis for failure diagnose, and this improved the automation of test.Keywords: Fan Vibration Virtual Instrument LabVIEW1. 引言通風機是煤礦安全生產的關鍵設備，擔負著向井下輸送新鮮空氣、排出粉塵和污濁氣流，確保礦井安全生產的重任。通風機運行時，振動是影響風機安全運行的關鍵因素之一，據統計振動故障占風機故障的60%以上1。為保證

4、通風機安全、穩定、經濟地運行，煤礦安全規程要求，生產礦井主通風機在安裝后、生產運行前，應進行振動性能測試；同時要求在使用過程中應定期對主通風機進行振動性能測試，獲知設備負載運行的實際情況，檢驗運行的品質，診斷潛在的不利因素，以改進煤礦通風管理，優化通風系統運行狀態，保證設備高效、安全、經濟地運轉。2. 振動測試原理振動參數主要有位移、速度及加速度，以及有這三種參數構成的統計量如峰峰值、均方根值、平均值等。在這些統計量中，均方根值是表示振動信號中各頻率分量的能量的綜合影響，表征著振動的威力或破壞能力，稱為振動速度。因此，通風機性能測試中振動烈度以振動速度均方根值作為評價指標2。在各個測量方向和測

5、量點上，對于剛性支撐，測得的振動速度均方根值mm/s；對于剛性支撐，測得的振動速度均方根值mm/s。振動速度可表示為：式中：振動速度均方根值，mm/s；隨時間變化的振動速度函數，mm/s；振動周期，s；時間自變量，s。3. 系統硬件組成基于虛擬儀器的振動測試儀由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要包括傳感器、信號調理電路、采集卡和計算機四部分。系統中的振動傳感器采用壓電加速度傳感器LC0121，其頻率范圍為0.7Hz10kHz，分辨率為0.0002g，靈敏度為150mV/g；信號調理采用LC0207恒流源模塊完成。采集卡采用NI公司的基于PCI總線的DAQ Pad-6014，該采集板有16條模擬

6、輸入通道，12位逐次逼近式A/D轉換器，三個8位的TTL電平數字輸入輸出端口，2個16位定時/計數器；主機采用普通計算機。虛擬儀器的硬件組成框圖如圖1所示。圖1 虛擬儀器的硬件組成框圖振動信號通過壓電加速度傳感器獲得，通過信號調理電路將振動信號轉換為標準信號；數據采集卡將采集到的電壓信號轉換為計算機能夠處理的數字信號；通過設備驅動程序，數字信號進入計算機；在LabVIEW平臺下，運行編制的振動測試軟件，對獲得的振動信號進行濾波、異值剔除，并通過相關算法和程序實現振動測試所要求的參數。4. 系統軟件設計在虛擬儀器測試系統中，硬件電路僅對信號進行簡單的處理，大部分的功能模塊都由軟件實現。對通風機進

7、行振動測試的目的為：判斷通風機運行是否滿足安全運行的要求以及對通風機進行故障診斷和分析提供依據。因此系統軟件的設計也以保證這兩個基本功能為前提進行設計。為使振動測試程序能夠作為通風機性能測試軟件的子程序，對振動測試程序的開發采用面向對象的編程思想，嚴格的結構層次，獨立的模塊化設計方法進行設計。本系統的軟件部分采用LabVIEW 語言進行編程。根據以上分析，設計測試儀器的軟件功能結構如圖2所示：圖2 系統軟件功能結構圖(1) 振動測試主程序。加載測試系統硬件的驅動程序，并完成振動測試程序的初始化，該部分為虛擬儀器軟件的載體。(2) 參數設置。包括數據采集卡參數的設置與濾波器參數的設置。(3) 數

8、據記錄、數據回放。用以對振動測試的數據進行記錄于回放，為通風機不同時期振動數據的比較與故障診斷提供依據。(4) 數據分析。用于實現對通風機振動信號的分析。包括振動信號的濾波處理、頻譜分析、以及振動加速度峰峰值、振動速度值、振動位移峰峰值等振動烈度評價指標，并據此評判通風機振動指標是否符合安全要求。(5) 報表生成。在振動測試之后，測試儀器可生成振動測試的報表，得到振動測試的結果。5. 測試系統實驗與結論采用開發的通風機振動測試虛擬儀器，對紅石崖的通風機進行現場測試，得到的振動速度如表1所示，其中V為垂直方向，H為軸向，A為徑向。表1 紅石崖通風機振動速度測點1#風機振動速度(mm/s)2#風機

9、振動速度(mm/s)VHAVHA13.3541.8764.7053.4662.4863.54222.1602.7704.5904.8802.5563.52231.6541.8534.3961.1023.2982.30841.5661.1687.8701.5721.4421.95853.3124.3369.8581.8121.2761.17663.5264.2568.1101.3181.4701.01474.2903.4346.9061.9944.2041.21485.2204.1344.9562.7863.3761.36693.8943.3686.3401.5061.4001.188104.6204.2885.7224.6863.6981.304對1#風機和2#風機的測試數據進行比較分析可以看出，2#風機在各個方向上的振動速度較為平均，且2#風機在各個測試點測得的振動速度數值4.6mm/s，表示2#風機振動沒有超過國家標準的規定，符合安全要求；而1#風機的測試數據中，徑向的振動速度均偏大，超出標準要求，因此判斷1#風機為存在故障，應進行維護。從1#風機測試數據可以得出風機振動特征為徑向振動大，而軸向振動較小。因此估計造成振動偏大的原因為通風機轉子不平衡。通風機轉子不平衡故障的原因可能為：裝配不當、轉子上附有介質（如灰塵）、轉子磨損、轉子破裂或丟失部件。由