感应电炉的高速数据采集与故障分析系统

发布时间：2017-08-16 19:38

  本文关键词：感应电炉的高速数据采集与故障分析系统

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【摘要】：感应电炉在工业上的应用十分广泛,主要用于熔炼钢、铁、铜、铝及合金等,具有熔化效率高,节电效果好以及熔炼成分均匀等特点。由于感应电炉熔炼金属所需要的能量非常高,所以用于驱动感应电炉的电气柜功率也非常高。电气柜的主电路是整流逆变电路,电路的关键器件是可控硅(SCR)。主电路的原理虽然简单,但是由于其中含有各种辅助电路,所以当电路出现故障的时候,很难快速判断故障源。而且一般出现故障后,维修人员只能根据故障电路的损坏结果推测故障原因,所以这种方式的效率和准确率都非常低。针对上面所说的问题,本文提出了感应电炉的高速数据采集和故障分析系统。该系统主要分为两个部分：高速数据采集和故障分析。高速数据采集模块实时对主电路中各个参数进行高速采样和故障监测,当判断出现故障的时候,将故障时间点前后的采样数据都及时保存下来。我们可以通过现场和远程两种手段对故障数据进行下载,并在PC端恢复故障时的信号波形。这样,对于故障的判断方式由故障后的结果这一个时间点扩展到故障发生前后这一个时间段。同时我们将故障数据提供给下一步故障分析模块进行故障数据的分析。故障分析模块主要功能是将故障数据进行预处理、降维和分类。本文将故障划分为几个类,然后对每个类的故障数据先进行预处理,然后使用ISOMAP (Isometric Mapping)降维算法,得到每个类的数据降维结果。当出现故障数据样本点的时候,将该样本点代入每种故障数据集合,计算降维重构误差,取重构误差最小的类作为样本点的故障类。我们通过高速数据采集获得比较详细的故障信息,通过故障分析,获得关于故障信息的一个分析结果。两者相辅相成,密不可分。同时也可以知道,高速数据采集模块是整个系统的基础,而故障分析是系统的延伸和拓展。通过高速数据采集获得的故障信息为技术人员的人工故障分析提供了强有力的依据,而人工分析如果结合故障分析则能快速获得准确的分析结果。
【关键词】：感应电炉 高速数据采集 故障分析 ISOMAP算法
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG232.3;TP274.2
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 背景与意义10-12
• 1.2 感应电炉的国内外研究现状12-13
• 1.3 高速数据采集的国内外研究现状13-15
• 1.4 本文主要工作15-16
• 1.5 本文的组织结构16-18
• 2 高速数据采集模块的分析与设计18-36
• 2.1 模块总体设计18-23
• 2.1.1 硬件总体框架18-19
• 2.1.2 软件总体框架19-23
• 2.2 采样模式的设计23-27
• 2.2.1 采样速度的分析23-26
• 2.2.2 故障信息的存储26-27
• 2.3 故障监测算法的设计27-29
• 2.4 系统的可靠性分析与设计29-36
• 2.4.1 数据采集线程的监督30-33
• 2.4.2 看门狗程序33
• 2.4.3 多线程运行稳定性分析33-36
• 3 感应电炉的故障分析36-68
• 3.1 感应电炉故障的分类36-49
• 3.1.1 整流电路的故障分类37-46
• 3.1.2 逆变电路的故障分类46-49
• 3.2 基础算法介绍49-55
• 3.2.1 MDS算法50-51
• 3.2.2 ISOMAP算法51-52
• 3.2.3 RkNN算法52-53
• 3.2.4 多流行分类方法53-55
• 3.3 感应电炉主电路的故障分析55-68
• 3.3.1 故障数据的预处理55-57
• 3.3.2 整流电路故障分析57-64
• 3.3.3 逆变电路故障分析64-68
• 4 系统的实现与应用68-74
• 4.1 系统实现效果68-70
• 4.1.1 运行主界面69
• 4.1.2 故障下载69-70
• 4.1.3 状态显示窗口70
• 4.2 数据的分析70-74
• 5 总结与展望74-76
• 5.1 总结74-75
• 5.2 展望75-76
• 参考文献76-80
• 作者在学期间取得的科研成果80

【参考文献】

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本文编号：685189