大型旋转机械运行状态监测系统研究

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1、中图书分类号：TP277学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文大型旋转机械运行状态监测系统研究（应用型）硕士研究生：刁建东导师：王刚教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2013年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP277U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONCONDITIONMONITORINGSYSTEMOFLARGEROTATINGMACHINER

2、Y(Application)Candidate：DiaoJiandongSupervisor：Prof.WangGangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsDateofDefence：July,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要机械

3、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

4、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。

5、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

6、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-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractMachineryabruptlybreakdownisaproblemthatneedbesolvedurgently.Preventingmachinerytemporarilyshutdownfromfailuresnotonlybeneficialtoimprovingproductionefficienc

7、y,butalsoavailstoreducingmaintenancecostsandachievingequipmentlifecyclemanagement.Conditionmonitoringhasbecomeanimportantresearch.Thisdissertationaimsattheproblemofcementproductionlinemustoperationcontinuousincaseofhugelosses,andmakesresearchofthetypicalfailuremodesoft

8、hemainreducerofrotarykiln.Byanalyzingin-depthofvibrationfeatures,identifiedthevibrationsignalfrequencyrangeofreducer.