用于大型旋转机械转子故障监测的电感测量仪的研制

发布时间：2020-07-24 18:03

【摘要】： 生产的安全性问题,特别是生产设备的安全备受人们的关注,机械设备故障诊断技术是人们对设备安全性要求越来越高而逐渐兴起的一项新技术,由线圈绕成的转子控制棒位的驱动机构是大型旋转机械的关键部件,它直接关系到大型旋转机械的正常运行。大型旋转机械转子由于功率大、转速高、流量大、压力高、结构复杂、监控仪表繁多,运行及检修要求高,因此在设计、制造、安装、检修、运行等环节稍有不当,都会造成机组在运行时发生种种故障。因此,认真做好大型旋转机械转子的状态监测与故障诊断工作,对避免恶性设备损坏事故的发生,降低停机次数和缩短停机时间、减少企业的经济损失是十分必要的。本论文旨在集成先进的计算机、电子、信息处理和机械工艺设计等技术,研制开发出高精度的用于大型旋转机械转子故障监测的电感测量仪,为此类大型机械设备提供故障监测技术,保障机械系统的可靠运行。 本文采用通过测量线圈电感的方法来检测旋转机械的开合距离,从而判断大型旋转机械是否发生了故障。仪器专门针对大型旋转机械的工作特性设计了自动切换、放电检测、电感测量单元等电子学单元。自动切换单元通过选用新型光耦继电器来切换大型旋转机械的线圈同仪器和电源的连接,该切换电路具有隔离度高、响应时间快的特点。电感测量单元采用现在智能仪器中流行的矢量电压-电流法来测电感,大大降低了测量时间,提高了测量的准确性。同时,由于转子的开合距离与电感量并无明确的数学关系,所以在软件上通过曲线拟合建立了线圈电感变化量同转子开合距离的关系。 论文取得的主要成果有: 1、研制了针对大型旋转机械转子的自动切换电路,保证了仪器在监测时不影响机构正常工作。 2、研制了电感测量单元,采用矢量电压-电流法,提高了测量的准确性并缩短了测量时间。 3、用ARM和FPGA两片芯片组成控制核心,增加了系统的控制能力。 4、在硬件的基础上,开发了人机界面友好的软件,并建立了电感变化量与转子开合距离的回归方程。 样机完成后,对样机的性能进行了测试,实验结果表明,对标准电感进行测量时,仪器相对误差小于3.8%,多次连续测量,得到系统的相对标准偏差为0.14%;通过对实际电感变化量与转子开合距离的标定数据进行回归分析,得到回归误差小于0.3;对实际旋转机械转子开合距离测量时,误差小于0.5,满足转子开合距离误差小于0.5的要求。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH165.3
【图文】：

厂笛兄一~~翌日石几叫峋广卜一亡到罗““图3一 15FPGA内部的顶层原理图1.译码模块在整个测试过程中需要对很多外部器件或者FPGA内部的锁存器、触发器等单元进行操作，如果只是简单的用微控制器的通用1/0口来进行控制，是远远不够用的。在本设计中，将微控制器的16根数据总线和16根地址线引入到FPGA内部，然后在FPGA中对其进行全译码。这样，微控制器就可以将这些器件或者逻辑单元当作外部扩展存储器，使用读/写外部存储器的指令对这些器件或者单元进行读/写操作。下面是用 veri109程序实现的地址译码: aSSsgnregmux_CS=(!cSI)…(!。e)lwe}(!A15)I(!A14)J(!Als)://模拟开关片选 assignrega走es二 (!CSI)1oej(!we)J(!A15)，(!A14)I(A13);//AD574的片选 assignregk_es=(!es川(!。e)Jwe{(!A15)}A14}(!A13);//频率控制字的片选2.锁存器模块当微控制器执行写操作的指令时

4.2.3系统人机界面的设计上位机界面程序的主要任务是实现人机友好交互界面和数据的处理分析。软件界面如图4一3所示，主要实现文件操作，控制仪器的测量过程、设置测量参数、电感实时曲线绘制、曲线拟合等功能，其主要特点是操作简单、直观。

定统采用一元线性回归方程来拟合电感变化量与转子开合距离的对算法的可用性进行分析，主要是使用实测的标定数据和测量得到的误差情况。表5一3是电感变化量与转子开合距离的标表5一3系统标定结果

本文编号：2769199