本实用新型涉及工程机械领域，特别是一种振动筛故障监控系统。
背景技术：
振动筛是利用激振器的激振力产生往复运动而工作的一种筛分设备。近年来，其越来越成为石矿业发展中必不可少的重要设备，甚至对于社会经济行业的发展都产生着至关重要的作用。然而，工作过程中其主要结构的零部件长时间承受着交变载荷，设备结构的损伤是不可避免的。另外振动筛工作环境恶劣，时常被安置在户外，不易检修，一旦振动筛工作时出现了故障，必然会对企业造成巨大的经济损失。通常情况下，企业都是在振动筛出现故障之后，才开始着手对设备进行检修，像筛网断裂、弹簧失效等显而易见的故障，可以更换相关零配件来维修，而更严重的故障如筛网横摆严重、出料口断裂等故障，难以排除，不易查出故障的原因。振动筛故障诊断还只是停留在传统意义上的人工的故障诊断方法，一般是利用工人的丰富经验通过感官器官进行“望，闻，问，切”的故障处理方法，而没有一种专门的设备或仪器来针对振动筛进行系统的故障诊断。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种实现自动监测的功能，方便生产者使用和维护，能有效降低生产成本，提高产生效率的振动筛故障监控系统。
本实用新型采用如下技术方案：
一种振动筛故障监控系统，包括振动筛，其特征在于：还包括加速度传感器、AD数据采集装置、ADC模数转换装置、DSP处理器和LCD显示模块；该加速度传感器安装于振动筛上以检测加速度信号；该AD数据采集装置输入端与加速度传感器相连以采集加速度信号；该ADC模数转换装置与AD数据采集装置的输出端相连以将模拟信号转换成数字信号；该DSP处理器与ADC模数转换装置和 LCD显示模块相连以计算模型诊断率。
优选的，所述加速度传感器为三轴加速度传感器，内装剪切陶瓷压电晶体片。
优选的，所述AD数据采集装置能对加速度传感器进行软件可选式集成电路压电式信号调理，并提供2mA的激励电流。
优选的，所述ADC模数转换装置采用高速串行和并行接口，拥有8/6/4路同步采样输入，支持±10V或±5V的双极性信号输入。
优选的，还包括有报警模块，该报警模块与所述DSP处理器相连。
由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型的系统，能实时监控振动筛的运行状况，包括运动振幅、频率、振动方向角等关键参数，记录振动数据，绘制振动曲线，结合振动状态的变化趋势和用户设定的报警机制，快速判断振动设备是否正常，实现自动监测的功能，方便生产者使用和维护，能有效降低生产成本，提高产生效率，为企业获取良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本实用新型故障监控系统的结构组成图。
其中：1、振动筛，2、加速度传感器，3、AD数据采集装置，4、ADC模数转换装置，5、DSP处理器，6、LCD显示模块，7、报警模块。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
根据振动筛动力学模型搭建振动筛故障实验平台，通过不同类型故障实验得到故障特征原始信息。常见的故障类型包括有三种，分别是激振力不平衡故障、弹簧刚度变化故障和弹簧高度变化故障。
参照图1，本实用新型提出一种振动筛故障监控系统，包括振动筛1、加速度传感器2、AD数据采集装置3、ADC模数转换装置4、DSP处理器5和LCD显示模块6等。该振动筛1可采用可调式自同步概率筛，由一个箱形框架和三层筛孔尺寸自上而下递减的筛面所组成，应用于砂石骨料的筛分。振动筛1上装有激振电机使弹簧上的筛箱作周期性直线振动。物料从振动筛1的筛箱上部进料口进入后，迅速松散，并按不同粒度均匀地分布在各层筛面上，各种粒级的物料分成四路从筛面下端及出料口排出，具有处理量大和电耗小的优点。
该加速度传感器2安装于振动筛1上以检测加速度信号，其可选用三轴向电流信号输出型HK9190-3，该加速度传感器2需要检测精确的加速度值，用于计算振动筛1的速度、振幅和方向角等指标。该加速度传感器2为剪切式结构，内装剪切陶瓷压电晶体片，采用双层壳体结构，坚固耐用，密封性能良好，用于环境恶劣的工作场合。
该AD数据采集装置3输入端与加速度传感器2相连以采集加速度信号，其可选用NI公司的NI 9234采集卡，其拥有4通道动态信号采集模块，能进行高精度测量。还能对加速度传感器2进行软件可选式集成电路压电式(IEPE)信号调理，并提供2mA的激励电流。
该ADC模数转换装置4与AD数据采集装置3的输出端相连以将模拟信号转换成数字信号，其可选用ADI公司的AD7606芯片，其转换速度高，能实时检测系统，同时读取12路信号；并采用高速串行和并行接口，拥有8/6/4路同步采样输入，支持±10V或±5V的双极性信号输入。
该DSP处理器5与ADC模数转换装置4和LCD显示模块6相连以计算模型诊断率。DSP处理器5可选择TI公司的DSP芯片和OMAP-L138处理器，主频可达到456MHz，既能处理庞大的数据库，同时又能兼顾装置的实时性。其采用增强型直接存储器存取控制器(EDMA3)，其拥有64位独立的DMA通道和16位快速的DMA通道。
该LCD显示模块6显示的是频率、振幅和方向角等信息。还包括有报警模块7，该报警模块7与DSP处理器5相连，当振动筛出现故障时，如激振力不平衡、弹簧刚度变化、弹簧高度变化时，报警模块7报警。
采用本实用新型系统进行监控的方法举例步骤如下：
1)通过加速度传感器2和AD数据采集装置3采集振动筛故障特征的加速度信号，其为模拟信号，通过ADC模数转换装置4转换成数字信号。
2)DSP处理器5选取加速度信号的偏态因素、峰态因素、裕度、峰值以提取时域特征量，及通过离散小波变换对加速度信号进行三层小波分解以提取频域特征量。
该偏态因素为信号的三阶累积量，用于描述信号的非对称性；峰态因素为信号的四阶累积量，用于描述信号陡峭程度，反映振动信号中的冲击特征；裕度用于检测机械设备的磨损情况；峰值用于检测信号中是否存在冲击的统计指标。
其中对加速度信号进行三层小波分解，选择db5小波进行3层分解，提取d3层小波系数，把d3层小波系数分成60个区间，即时间窗为0.5s，计算这些区间的局部能量E。在空间X方向、Y方向的d3层系数局部能量E为正常的5～ 6倍，Z方向为9～11倍，而弹簧刚度故障则为1.5～2倍，Z方向则能达到2～ 3倍。因此Z方向的d3层系数局部能量E可作为主要故障识别特征，其他方向可用于辅助识别。
3)利用基于主成分分析和支持向量机的故障诊断模型对提取的时域特征量和频域特征量进行分析计算模型诊断率，通过该模型诊断率可以有效识别振动筛故障，克服信息冗余，为振动筛故障监控系统开发提供了理论依据。该基于主成分分析(PCA)和支持向量机(SVM)的故障诊断模型间接选取影响权重最大的特征量即Z方向的d3层系数局部能量E，大大减少特征量数量，结果诊断率为91.85％，运算时间为6.216s，有效提高了故障诊断的运算效率。主成分分析是利用了数据集的独立性、相关性等统计特性而进行的一种特征空间变换，这种变换在无损或很少损失数据集的信息的情况下降低了数据集的维数，将高维特征向量融合为低维特征向量，因而是间接选取。
上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。