旋转机械早期故障诊断的研究与应用

发布时间：2017-03-25 00:01

  本文关键词：旋转机械早期故障诊断的研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题的研究来源于国家自然科学基金“低速重载机械早期故障稀疏特征识别的研究”。 旋转机械是现代化工业生产中关键性设备，旋转机械早期故障诊断技术的研究具有重要的理论意义和广泛的推广应用价值。由于低速重载机械早期故障信号非常微弱，被淹没在低频振动信号和强背景噪声中，提取故障特征频率非常困难。 为了解决低速重载旋转机械早期故障特征频率提取的难题问题，深入研究了旋转机械设备早期故障产生的机理、故障脉冲信号的数学模型及算法，完成了故障诊断平台的设计。提出了自适应形态梯度提升方法，，采用Hilbert变换、自适应形态梯度滤波、自适应形态梯度提升方法对振动信号进行时域和频谱分析，对比了这3种算法在有强背景噪声的振动信号中提取微弱冲击信号的能力，自适应形态梯度提升方法能够高效快速地提取较低信噪比下的微弱故障冲击信号，研究成果在故障诊断平台上取得了良好的早期故障识别效果。 信号调理电路的硬件设计上，采用了自适应共振解调技术对振动信号进行自适应包络解调，保留了振动信号中的冲击成分；采用DSP和ARM9双核处理单元，实现了信号处理、采集控制、自动识别分类存储、多种网络通信、多任务、故障特征提取与匹配等功能。 诊断平台的软件设计上，采用了嵌入式Linux操作系统，实现了交叉编译环境搭建、BootLoader、kernel和根文件系统移植、设备驱动程序设计、GUI交互界面设计与移植等，对采集的振动数字信号进行诊断分析、故障识别、数据存储。 本项目的研究成果已推广应用到工业现场，并得到了成功的应用，为企业实现机械设备预知维修的管理策略提供了技术支持，为企业创造了显著的经济效益和社会效益。
【关键词】：共振解调 早期故障识别 形态梯度提升 专家诊断系统
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH165.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.1.1 课题研究的背景10-11
• 1.1.2 课题研究的意义11
• 1.2 国外研究现状11-13
• 1.2.1 监测装置的研究现状11-12
• 1.2.2 振动信号处理的研究现状12-13
• 1.3 主要研究内容和组织结构13-15
• 第二章 旋转机械早期故障理论15-21
• 2.1 旋转机械故障机理研究15
• 2.2 滚动轴承故障机理15-18
• 2.3 故障信号数学模型18
• 2.4 信号特征18-21
• 2.4.1 轴承内圈故障18-19
• 2.4.2 轴承外圈故障19
• 2.4.3 轴承滚动体故障19-21
• 第三章 故障特征提取方法21-35
• 3.1 故障特征提取技术介绍21
• 3.2 数学形态学滤波器21-24
• 3.3 自适应多尺度形态梯度(AMMG)24-26
• 3.4 形态小波分析26-27
• 3.4.1 对偶小波分解26-27
• 3.4.2 预测—更新提升27
• 3.5 自适应形态梯度提升方案27-30
• 3.5.1 自适应形态梯度提升小波27-29
• 3.5.2 形态提升预处理29-30
• 3.6 形态梯度算子的选取30-35
• 第四章 故障诊断平台硬件设计35-49
• 4.1 故障诊断平台总体设计架构35
• 4.2 平台硬件结构35-36
• 4.3 系统控制和数据处理控制核心36-37
• 4.4 信号调理37-40
• 4.4.1 信号调理板37-38
• 4.4.2 自适应共振解调技术38-40
• 4.5 通信模式40-44
• 4.5.1 GPRS 无线通信40-42
• 4.5.2 以太网通信42-44
• 4.6 基于 1-Wire 协议的电子标签44
• 4.7 模数转换器 AD776044-45
• 4.8 存储器模块45-47
• 4.8.1 文件管理控制模块45-46
• 4.8.2 运算存储器 SRAM 空间分配46-47
• 4.9 电源模块47-49
• 第五章 故障诊断平台系统软件设计49-62
• 5.1 嵌入式 Linux 操作系统49-50
• 5.1.1 Linux 系统介绍49-50
• 5.1.2 Linux 内核体系结构50
• 5.2 交叉编译环境50-52
• 5.2.1 交叉编译环境概述50-51
• 5.2.2 交叉编译工具链51-52
• 5.3 BootLoader、kernel 和文件系统移植52-56
• 5.3.1 BootLoader 移植52-55
• 5.3.2 kernel 内核移植55
• 5.3.3 构建根文件系统55-56
• 5.4 设备驱动程序设计56-58
• 5.4.1 设备驱动程序概述56-57
• 5.4.2 设备驱动程序的编写57-58
• 5.5 GUI 交互界面58-60
• 5.6 系统流程图60-62
• 第六章 故障诊断实例分析62-73
• 6.1 旋转机械故障模拟实验平台62-63
• 6.2 加速度传感器63-64
• 6.3 故障实例分析64-70
• 6.4 专家诊断系统70
• 6.5 便携式旋转机械故障诊断仪 GUI70-71
• 6.6 连轧机齿轮箱轴承故障信号分离71-73
• 第七章 总结与展望73-75
• 7.1 研究总结73-74
• 7.2 工作展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-80
• 附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文80-81
• 详细摘要81-86

【参考文献】

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本文编号：266338