基于labview的旋转机械振动在线监测和故障诊断系统设计

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1、学号：200921070413姓名：吕亮自动化学院基于LabVIEW的旋转机械振动在线监测和故障诊断系统设计摘要旋转机械是现代社会生产中的重要设备，一旦设备发生故障，不仅会造成巨大的经济损失，而且可能危及人身安全，产生重大的社会影响。旋转机械的故障一般是由振动引起的，因此，我们通常利用检测设备检测振动信号来监视机械的工作状态，并对信号进行分析处理后提取故障信号。本课题在实验的基础上，利用LabVIEW编程语言，研究开发了旋转机械振动在线监测和故障诊断系统。本文采用传感器、数据采集、信号处理、故障诊断和网络传输等技术对设备的运行状态进行实时在线监测和振动数据分析，主要研究内容包括信号的实时采

2、集、远程数据传输、故障状态监测、数据存储和分析的结构设计与实现。论文首先总结了振动状态监测与分析技术的相关理论知识，对常见的振动故障诊断方法进行了比较，为系统开发工作提供了理论基础。接着，完成了系统软硬件设计，包括传感器和数据采集卡的配置、信号调理电路设计、振动信号连续采集和存储编程以及界面设计，实现了振动数据采集、存储及监测。本文还研究了基于DataSocket的实时数据网络化远程传输技术，提出振动状态远程监测及故障诊断方案。关键词：在线监测;旋转机械;LabVIEW;数据采集1引言1.1研究领域及学科介绍机器的振动总是随着机器的运转而存在的。即使是机器在最佳的运行状态，由于很微小的缺陷

3、及外界激励，也将产生某些振动。过大的振动又往往是机器破坏的主要原因，因此，我们通常利用检测设备检测振动信号来监视机械的工作状态，并对信号进行分析处理提取故障信号。工业设备包括各类汽轮发电机组、离心压缩机组等回转机械及一些往复机组，如大型柴油发电机组等。它们是电力、造船、冶金、汽车和石化等国民经济重要部门的关键设备，保障其安全、稳定、长期、满负荷运行将产生巨大的经济效益和社会效益。一般机组成套设备包括众多环节，影响其安全运行的因素极多，通过使用各种设备对机组运行的过程振动参数进行信号的监测与分析是判断设备是否正运行、是否存在潜在故障及预测故障发展趋势等问题的有力手段。设备振动监测与故障诊断是

4、通过掌握设备过去和现在运行中或基本不拆卸的情况下的状态量，判断有关异常或故障的原因及预测对将来的影响，从而找出必要对策的技术。它是一门综合性技术，涉及传感及测试技术、电子学、信号处理、识别理论、计算机技术以及人工智能专家系统等多门基础学科，是对这些基础理论的综合应用。近二十多年来，随着科技与生产的发展，设备振动监测与故障诊断无论在理论上还是在技术和应用上都发生了令人瞩目的深刻变化。进入20世纪70年代以后，微型计算机的普遍推广应用，特别是FTF算法的引入，使得振动测试分析和故障诊断技术进入了新时期。1.2国内外发展状况目前国内大多数企业在生产中对32设备的管理维修一般采用定期维修和事后维修

5、方法，即按预定的检修周期对设备进行维修或设备发生故障后才进行维修。定期维修有明显的缺点，主要表现在过剩维修和不足维修。过剩维修就是设备尚未出现故障，还可运行一段时间，但规定的检修时间己到，也要按制度停机检修。这不但浪费人力、物力和时间，还会因检修不当而引起人为故障，从而人为增加维修费用。而维修不足则是规定的检修期未到，但设备已出现故障，其结果将导致生产系统的非正常停机。因为许多故障与机组的运行状态有着密切的联系，即使多次启动机组有时也不能获得真正有价值的数据。因此，复杂故障诊断往往经历很长的时间，不仅耗费大量的人力、物力，而且多数情况下机组带病试验容易造成设备的损坏。随着机组容量的增加，现

6、场对故障的诊断及处理的质量和速度要求越来越高，同时对预测性维修的呼吁也越来越高。机组故障诊断，关键的问题是测试手段。由于不具备在线的测试及数据管理功能，使相当数量故障的诊断过程复杂化，增加了不必要的停机和检修时间，严重的还会扩大故障范围和程度，造成巨大的直接和间接经济损失。一般机组成套设备包括众多环节，影响其安全运行的因素极多，通过使用各种设备对机组运行的过程状态参数进行信号的监测与分析是判断设备是否正常运行、是否存在潜在故障及预测故障发展趋势等问题的有力手段。在20世纪60年代，随着小型计算机的出现，使监控系统的设计及使用发生了巨大变化。在引入以计算机为基础的系统前，工业系统只能获得简单

7、的状态信号。采集大量的状态信号和模拟量是不切实际的。20世纪60年代后期，当以小型机为基础的新系统开始出现时，大幅度地增加数据采集功能的可能性是显而易见的，并且用“监控及数据采集”的表示方法成为对此类系统较合适的描述。世界上最早开发设备诊断技术的国家是美国。1967年，在美国宇航局和海军研究所的倡导和组织下，成立了美国机械故障预防小组，开始有计划、有组织地对诊断技术分专题进行研究。英国于20世纪70年代初成立了机器保健与