振动、位移及转速校验分析仪的设计与实现

发布时间：2017-10-28 16:32

  本文关键词：振动、位移及转速校验分析仪的设计与实现

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【摘要】：随着旋转机械在工业化生产中的大量使用,尤其是在我国的电力、化工、石油、冶金等重要工业领域。确保旋转机械的正常工作是安全生产的一个重要方面。由于生产机组正朝着大型化、高速化和自动化的方向发展。机组越大运转速度越高其作用的能量就越大。一旦出现事故,不仅会造成设备的损坏甚至会发生严重的人员伤亡事故,进而给企业造成巨额经济损失。因此大型旋转机组都配有状态监测和保护系统,而对该监测和保护系统的可靠分析和校验就成为一个值得关注的重要课题。传统的检验设备和校验方法存在费用高、周期长、操作复杂、功能单一、自动化程度低等缺点。给现场应用带来极大不便。本课题通过巧妙的设计;运用先进的嵌入式技术;实现了一个多功能、自动化的分析校验设备。主要内容有:1、了解分析旋转机械需要监测的各种状态及其物理意义,深入分析了状态监测中最核心的振动部分及振动分析中常用的理论方法。介绍了行业中常用的传感器、变送器、仪表、校验仪。本文分析校验的对象就是传感器、仪表和他们的系统。2、结合上述的分析和市场需求的反馈,设计了本校验仪的功能和结构。采用模块化设计,主要有标准物理信号(位移、振动、转速)发生装置、物理信号转电信号的标准传感器配置、电路的信号预处理模块、信号的AD转换模块、DSP数字信号处理模块和ARM的人机界面模块。简述了电路进行可靠性设计和调试的方法。3、介绍了本课题中基于6410核心板的嵌入式linux系统开发;DSP信号采集处理部分的主要功能和软件开发;FPGA的实时转速计算的实现和键相信号的实时输出及对AD信号进行同步、整周期、等分256点采样和FIFO高速缓存。系统实现了对位移、振动、转速系统的分析校验,实现了对涡流传感器静态与动态特性的全自动化校验。4、最后结合了对MMS6000状态监测系统的实际校验数据,重点针对位移、振动、转速系统及PR6423电涡流传感器的校验分析。验证了本校验系统的可靠性、准确性。校验仪振动输出精度可达1um,转速输出精度可达0.01%(10000转内),位移输出精度可达0.01mm。本课题所设计完成的多功能校验仪,输出信号精准、稳定,能够较好地模拟旋转机械运行的状态。该校验仪有效地解决了传统校验设备操作复杂、功能单一、自动化程度低的问题。具有较高的使用价值,对现场检修旋转机械状态监测系统和故障分析系统有重要的指导意义。
【关键词】：振动 位移 转速 TSI校验仪 嵌入式系统
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH17
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 英语缩略语11-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 课题背景12-13
• 1.2 国内外研究现状13-14
• 1.3 本课题研究的内容14-15
• 1.4 本文的组织结构15-17
• 第二章 旋转机械状态监测和校验方法研究17-29
• 2.1 旋转机械状态监测系统概述17
• 2.2 旋转机械各监测状态量和物理意义17-20
• 2.3 旋转机械监测中所使用的传感器和仪表20-26
• 2.3.1 旋转机械监测中的测量传感器20-23
• 2.3.2 旋转机械监测中的测量仪表23-24
• 2.3.3 旋转机械监测中的校验仪24-25
• 2.3.4 旋转机械监测中的故障诊断系统25-26
• 2.4 振动和旋转机械振动的研究26-27
• 2.5 旋转机械振动的分析技术27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 多功能校验仪的硬件设计29-56
• 3.1 市场对校验仪的功能需求29
• 3.2 系统标准电涡流传感器的设计29-35
• 3.2.1 电涡流传感器工作原理29-32
• 3.2.2 电涡流传感器工作性能及特点32-35
• 3.3 校验仪的结构及硬件设计35-49
• 3.3.1 系统的电源设计38-39
• 3.3.2 信号预处理电路的设计39-41
• 3.3.3 AD数模采样41-43
• 3.3.4 FPGA电路43
• 3.3.5 DSP电路43-45
• 3.3.6 ARM电路45-47
• 3.3.7 网络接口电路47
• 3.3.8 CAN通讯和485通讯电路47-49
• 3.4 系统的可靠性设计49-52
• 3.4.1 原理图可靠性设计49-50
• 3.4.2 PCB可靠性设计50-52
• 3.5 系统硬件电路的调试52-55
• 3.6 本章小结55-56
• 第四章 校验仪系统软硬件开发56-76
• 4.1 基于6410核心板的嵌入式linux系统开发56-63
• 4.1.1 linux系统下校验仪的应用软件57-58
• 4.1.2 静态校验软件设计58-60
• 4.1.3 动态校验软件设计60-63
• 4.2 DSP软件开发63-70
• 4.2.1 DSP软件工作流程64-65
• 4.2.2 DSP内部AD的数据采集65-68
• 4.2.3 DSP的数据通讯68-70
• 4.3 FPGA程序开发70-75
• 4.3.1 FPGA的SPI通讯实现71-72
• 4.3.2 FPGA实时转速计算实现72-73
• 4.3.3 FPGA的AD采样控制实现73-75
• 4.4 本章小结75-76
• 第五章 多功能校验仪的测试与验证76-83
• 5.1 EPRO MMS6000框架系统的组成及特点76-77
• 5.2 位移系统的校验77-78
• 5.3 振动系统的校验78-79
• 5.4 转速系统的校验79-80
• 5.5 PR6423涡流传感器进行校验80-82
• 5.5.1 PR6423全自动的静态特性校验80-81
• 5.5.2 PR6423全自动的动态特性校验81-82
• 5.6 本章小结82-83
• 第六章 总结与展望83-86
• 6.1 工作总结83-84
• 6.2 展望84-86
• 参考文献86-89
• 致谢89-90
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文90

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本文编号：1109084