大型旋转机械运行状态监测系统研究

发布时间：2017-09-04 06:13

  本文关键词：大型旋转机械运行状态监测系统研究

  更多相关文章： 减速机 状态监测 数据采集 数字滤波 数据处理

【摘要】：机械设备故障突发是目前亟待解决的问题，避免设备因故障临时停机不仅有利于提高生产效率，，而且有益于降低维修成本和实现设备全生命周期管理。采用状态监测的方式进行故障早期诊断已成为重要的研究方向。本文针对水泥生产线连续运行要求高、停机经济损失巨大的实际问题，对回转窑主减速机的典型故障形式及其振动特征进行深入分析，在此基础上确定了减速机运行状态监测方案，应用数字滤波器对在线采集到的强耦合信号滤波处理，研究用于故障信号频谱分析的多源状态监测信号处理方法，最终设计状态监测软硬件系统实现在线监测的目的。 首先，研究减速机内部主要传动零部件，齿轮、滚动轴承和轴的典型故障形式，总结出减速机的振动信号成分主要分布在转速频率、啮合频率和固有振动频率的基频及谐波附近。根据减速机的结构尺寸、运行工况，可以计算出具体的故障频率范围。 其次，为了从嘈杂的原始信号中提取出有用的故障特征信号，消减系统本身的波动以及外界环境的干扰，向后续的频谱分析环节提供高信噪比信号。重点研究了数字滤波器的设计方法，提出模拟低通滤波器和数字滤波器相结合的滤波方式，在满足抗混叠性能要求的前提下，简化多频带滤波器的设计。 再次，状态监测的本质是特征识别，将实测振动信号绘制成的图谱与故障状态下的图谱进行对比，从而判定设备的状态。本文采用多源状态监测信号的图谱监测方法，充分地挖掘信号中隐含的状态信息。研究整周期同步数据采样技术，对相位信号进行微分处理得到周期起止点，在周期内对振动信号进行重新采样，有效地避免了频谱泄露现象。 最后，以JH800C-306W-31.5型减速机为监测对象，根据分析计算和力锤试验结果确定监测参数。选择传感器和数据采集卡搭建状态监测硬件系统，采用C++和MATLAB开发状态监测软件系统，通过现场测试初步验证了该原型系统的性能。 综上所述，本文对回转窑主减速机的状态监测技术进行了系统的研究，在减速机故障机理研究、状态监测信号滤波、多源状态监测信号处理和状态监测系统开发等方面取得了一定的成果，解决了大型旋转机械由停机维修、计划维修向状态维修过渡的技术难题。
【关键词】：减速机 状态监测 数据采集 数字滤波 数据处理
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP274;TH165.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-13
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 研究目的10-12
• 1.1.3 研究意义12-13
• 1.2 研究现状13-16
• 1.2.1 状态监测技术的研究现状13-14
• 1.2.2 数据采集技术的研究现状14
• 1.2.3 数据处理技术的研究现状14-16
• 1.2.4 研究现状浅析16
• 1.3 研究内容16-17
• 第2章 减速机状态监测总体方案17-30
• 2.1 减速机的典型故障研究17-20
• 2.1.1 齿轮的典型故障形式17-18
• 2.1.2 滚动轴承的典型故障形式18-19
• 2.1.3 转轴的典型故障形式19-20
• 2.2 减速机的振动特征分析20-27
• 2.2.1 齿轮的振动特征分析20-22
• 2.2.2 轴承的振动特征分析22-25
• 2.2.3 转轴的振动特征分析25-26
• 2.2.4 减速机的振动特征分析26-27
• 2.3 减速机状态监测系统设计27-29
• 2.3.1 体系结构设计27-28
• 2.3.2 功能模块设计28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 状态监测信号滤波30-41
• 3.1 滤波器概述30-31
• 3.2 数字滤波器设计31-36
• 3.2.1 有限长冲激响应滤波器设计32-34
• 3.2.2 无限长冲激响应滤波器设计34-36
• 3.3 采用 MATLAB 实现数字滤波器36-40
• 3.3.1 有限长冲激响应滤波器实现37-38
• 3.3.2 无限长冲激响应滤波器实现38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 多源状态监测信号处理41-48
• 4.1 基于单源信号的频谱分析41-43
• 4.1.1 振动信号的时频域变换41-42
• 4.1.2 单源振动信号的典型图谱42-43
• 4.2 基于多源信号的频谱分析43-45
• 4.2.1 多源振动信号的合成图谱43-44
• 4.2.2 相位与振动信号的关系44-45
• 4.3 整周期同步数据重采样45-47
• 4.3.1 整周期采样的基本原理45-46
• 4.3.2 相位信号的周期划分46
• 4.3.3 振动信号的整周期采样46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 减速机状态监测系统的实现48-62
• 5.1 状态监测实施48-51
• 5.1.1 减速机结构分析48-50
• 5.1.2 振动监测点的选择50-51
• 5.1.3 监测参数的选择51
• 5.2 硬件系统实现51-55
• 5.2.1 硬件系统结构51-52
• 5.2.2 振动传感器的选择52-53
• 5.2.3 转速传感器的选择53-54
• 5.2.4 数据采集卡的选择54
• 5.2.5 硬件的安装与调试54-55
• 5.3 软件系统实现55-61
• 5.3.1 软件系统结构55-56
• 5.3.2 开发平台选择56-57
• 5.3.3 用户管理模块57
• 5.3.4 信息维护模块57-58
• 5.3.5 时域显示模块58-59
• 5.3.6 数据滤波模块59-60
• 5.3.7 数据导出模块60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-70
• 致谢70

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本文编号：789807