labview的转子系统振动特性分析(附件)
当今社会，大型电力、机械、化工等行业使用的机器基本都是旋转机械的设备，这类设备都是以转子和其他旋转构件为中心，如果设备发生故障，工厂将会产生巨大的经济损失，严重时更会伤及操作人员。而早期的监测和分析诊断仪器并不完善，传统仪器硬件成本太高、使用过程中需要升级，价格不菲、体积太大，携带不便、技术更新周期太长；现在的VI技术正是解决这些缺陷问题而存在的；因此，旋转机械的故障检测和诊断技术引入是势在必行的，同时必须要深入探索，使其能够在现代化设备管理中起巨大的作用，并且确保精准的安全系数，以保障人民的生命财产安全。本次设计使用基于LabVIEW的虚拟仪器技术设计出一套关于转子振动测试的系统，利用NI9232数据采集卡和电涡流传感器等硬件，并通过连接软件并且开发基于LabVIEW的平台。所设计的系统具有数据采集，波形显示，数据处理，数据保存，信号参数检测等功能，能够对数据进行时域显示和频域分析处理。并且绘制了时域谱图、频域谱图、功率谱图等振动图形，这些数据足够作为分析和诊断的依据。关键词 虚拟仪器，数据采集，采集卡，LabVIEW
目 录
1 绪论 1
1．1 选题背景及意义 1
1．2 设备振动分析的发展情况 1
1．3 国内外研究现状 3
1．4 课题的主要工作 4
2 硬件系统的设计 5
2．1 虚拟仪器技术的基本概况 5
2．2 软件的开发与使用 7
3 转子振动特性及故障介绍 9
3．1 转子振动的特性 9
3．2 转子振动诊断分析 9
4 旋转机械振动监测系统的硬件部分 11
4．1 实验台简介 11
4．2 总方案设计 11
4．3 传感器类型 12
4．4 NI 9232数据采集卡 13
5 旋转机械振动监测系统的软件部分 14
5．1 LabVIEW软件设计提案 14
5．2 数据采样模块 14
5．3 时域分析模块 15
5．4 频域分析模块 16
5．5 数据储存模块 19
6 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
系统仿真实现 21
6．1 主程序界面 21
6．2 时域分析模块测试 21
6．3 频域分析模块测试 22
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1．1 选题背景及意义
机械设备大部分都是旋转机械的类型，在生活中有广泛应用，如电力、大型机械厂、提炼等行业的电动机、发动机、电机、泵等，这些都是旋转运动设备，它们都是以转子和其他旋转构件为中心的设备，如果设备发生故障，将会产生很大的经济损失，严重时会伤及操作人员。伴随着科技的发展，设备的性能越来越好，功能越来越多,结构越来越复杂，自动化程度也越来越高[1]；并且设备安全性能要求也越来越高，周期需求也越来越长、完全负载运行的要求也越来越紧急；借助强大的科技，同时也要知道设备的运行情况，完全可以做到防范故障，设备的使用周期变长，缩短维修时间，这样可以发挥设备的最大生产潜力，经济和社会效益自然会大大提高，所以设备的管理要求需要更高，这是当下设备现代化与故障诊断领域里遇到的机遇和挑战。因此，旋转机械的故障检测和诊断技术引入是势在必行的，同时必须要深入探索，使其能够在现代化设备管理中起到越来越大的作用[2]。
由于设计和结构等的因素影响，材料质量不均匀以及制造和安装过程的误差因素，所有的转子中心惯性主轴在旋转的时候，都会产生轴线偏离。转子在旋转的时候，每一个微元质量都会产生一个离心惯性力，它们也会产生一个力系，但是这并不是一个平衡力系，这种情况被认为是转子的不平衡或失衡。研究表明，转子的不平衡会引起旋转机械的振动，尤其在转子高速旋转中，转子的不平衡会更为显著。因此，对于各类旋转机械而言，在制造和使用机器时，都要对设备中的转子进行严格的动平衡操作要求。
运用传感器和信号调理技术对旋转机械转子振动的各种信号进行采集、处理，并利用LabVIEW强大的信号处理、分析和数学运算功能对信号进行显示、分析，实现了监测在线转子的工作状况，并且开发基于LabVIEW的转子振动的监测系统[3]。该系统可以连续测量和监测转子振动相关的各类参数：转速、轴振、轴位移等，具有直观的显示界面、强大的信号分析和数据存储管理功能。能快速识别出旋转机械设备的异常状态，确保设备安全的运行，并实现控制设备在最优状态运行，和早期提供依据诊断出设备故障[4]。
1．2 设备振动分析的发展情况
振动分析系统是涉及面很广的，传感系统基础、电工学、测量处理技术以及PC设计等几大学科都被包含在内。
在八十年代初，设备状态振动分析系统的开始发展，电子技术和信息检测技术被广泛应用，使得设备监测可以被应用在现实生活中；八十年代中期，传感检测和信号诊断技术的应用发展迅速，出现了以诊断系统和PC技术为核心的现代化设备振动监测系统；八十年代后期，由于PC技术及先进的科学技术的发展，出现了在线监控的设备[5]；科技发达发展国家，从70年代开始便逐渐推广可以分析机械参数的计算机系统，如宾利公司的ADRE系统、ENTECK公司的PM系统、GE公司的内燃机车故障诊断系统DELTA 、丹麦B&K公司的B&K2526便于携带数据采样诊断系统以及日本Mitsubishi公司的MHlVl系统等。
在国内振动监测和振动测量这两大技术发展很慢，其发展历程有如下几个阶段：
（1）早期研究开发
时刻监控系统和分析诊断仪器在外国是非常技术先进的，设施准确度很高，但价格不菲，并且维持修复不太方便，很难推广到大众层面。早在60年代中和70年代初，丹麦B&K公司振动测试分析仪表被引进了，但是并没有取得相应的成果。于是我国在70年代中旬，已经开始自主研发在线监控系统。尽管国内有很多公司在自主研发，可以从研制的仪表性能、指标看的出来，成果也是很显著的，但绝大部分公司都没有成功制造出成品，主要是测量工具精确度达不到要求，导致不能成功。
（2）国内外发展状况
自从80年代初起逐渐开始从United States、意大利引进了一些能够监测的仪表，这也才开始慢慢改善国内就检测系统和测量仪器这两方面的不足。90年代初又引入Germany Philips监测系统，这时候国内大部分100MW以上大功率的设备都引用了United States Bently或Germany飞利浦监控系统，有了这样高超的技术，这样机器才能更安全的使用，技术水平也渐渐成长起来。尤其是上个世纪末，国内引进了一批先进的振动测试分析仪表，目前国内大部分研究企业公司都在实验振动检测，都在使用这些现代化的仪器，自此振动故障监测有了强大的保障。
目 录
1 绪论 1
1．1 选题背景及意义 1
1．2 设备振动分析的发展情况 1
1．3 国内外研究现状 3
1．4 课题的主要工作 4
2 硬件系统的设计 5
2．1 虚拟仪器技术的基本概况 5
2．2 软件的开发与使用 7
3 转子振动特性及故障介绍 9
3．1 转子振动的特性 9
3．2 转子振动诊断分析 9
4 旋转机械振动监测系统的硬件部分 11
4．1 实验台简介 11
4．2 总方案设计 11
4．3 传感器类型 12
4．4 NI 9232数据采集卡 13
5 旋转机械振动监测系统的软件部分 14
5．1 LabVIEW软件设计提案 14
5．2 数据采样模块 14
5．3 时域分析模块 15
5．4 频域分析模块 16
5．5 数据储存模块 19
6 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
系统仿真实现 21
6．1 主程序界面 21
6．2 时域分析模块测试 21
6．3 频域分析模块测试 22
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1．1 选题背景及意义
机械设备大部分都是旋转机械的类型，在生活中有广泛应用，如电力、大型机械厂、提炼等行业的电动机、发动机、电机、泵等，这些都是旋转运动设备，它们都是以转子和其他旋转构件为中心的设备，如果设备发生故障，将会产生很大的经济损失，严重时会伤及操作人员。伴随着科技的发展，设备的性能越来越好，功能越来越多,结构越来越复杂，自动化程度也越来越高[1]；并且设备安全性能要求也越来越高，周期需求也越来越长、完全负载运行的要求也越来越紧急；借助强大的科技，同时也要知道设备的运行情况，完全可以做到防范故障，设备的使用周期变长，缩短维修时间，这样可以发挥设备的最大生产潜力，经济和社会效益自然会大大提高，所以设备的管理要求需要更高，这是当下设备现代化与故障诊断领域里遇到的机遇和挑战。因此，旋转机械的故障检测和诊断技术引入是势在必行的，同时必须要深入探索，使其能够在现代化设备管理中起到越来越大的作用[2]。
由于设计和结构等的因素影响，材料质量不均匀以及制造和安装过程的误差因素，所有的转子中心惯性主轴在旋转的时候，都会产生轴线偏离。转子在旋转的时候，每一个微元质量都会产生一个离心惯性力，它们也会产生一个力系，但是这并不是一个平衡力系，这种情况被认为是转子的不平衡或失衡。研究表明，转子的不平衡会引起旋转机械的振动，尤其在转子高速旋转中，转子的不平衡会更为显著。因此，对于各类旋转机械而言，在制造和使用机器时，都要对设备中的转子进行严格的动平衡操作要求。
运用传感器和信号调理技术对旋转机械转子振动的各种信号进行采集、处理，并利用LabVIEW强大的信号处理、分析和数学运算功能对信号进行显示、分析，实现了监测在线转子的工作状况，并且开发基于LabVIEW的转子振动的监测系统[3]。该系统可以连续测量和监测转子振动相关的各类参数：转速、轴振、轴位移等，具有直观的显示界面、强大的信号分析和数据存储管理功能。能快速识别出旋转机械设备的异常状态，确保设备安全的运行，并实现控制设备在最优状态运行，和早期提供依据诊断出设备故障[4]。
1．2 设备振动分析的发展情况
振动分析系统是涉及面很广的，传感系统基础、电工学、测量处理技术以及PC设计等几大学科都被包含在内。
在八十年代初，设备状态振动分析系统的开始发展，电子技术和信息检测技术被广泛应用，使得设备监测可以被应用在现实生活中；八十年代中期，传感检测和信号诊断技术的应用发展迅速，出现了以诊断系统和PC技术为核心的现代化设备振动监测系统；八十年代后期，由于PC技术及先进的科学技术的发展，出现了在线监控的设备[5]；科技发达发展国家，从70年代开始便逐渐推广可以分析机械参数的计算机系统，如宾利公司的ADRE系统、ENTECK公司的PM系统、GE公司的内燃机车故障诊断系统DELTA 、丹麦B&K公司的B&K2526便于携带数据采样诊断系统以及日本Mitsubishi公司的MHlVl系统等。
在国内振动监测和振动测量这两大技术发展很慢，其发展历程有如下几个阶段：
（1）早期研究开发
时刻监控系统和分析诊断仪器在外国是非常技术先进的，设施准确度很高，但价格不菲，并且维持修复不太方便，很难推广到大众层面。早在60年代中和70年代初，丹麦B&K公司振动测试分析仪表被引进了，但是并没有取得相应的成果。于是我国在70年代中旬，已经开始自主研发在线监控系统。尽管国内有很多公司在自主研发，可以从研制的仪表性能、指标看的出来，成果也是很显著的，但绝大部分公司都没有成功制造出成品，主要是测量工具精确度达不到要求，导致不能成功。
（2）国内外发展状况
自从80年代初起逐渐开始从United States、意大利引进了一些能够监测的仪表，这也才开始慢慢改善国内就检测系统和测量仪器这两方面的不足。90年代初又引入Germany Philips监测系统，这时候国内大部分100MW以上大功率的设备都引用了United States Bently或Germany飞利浦监控系统，有了这样高超的技术，这样机器才能更安全的使用，技术水平也渐渐成长起来。尤其是上个世纪末，国内引进了一批先进的振动测试分析仪表，目前国内大部分研究企业公司都在实验振动检测，都在使用这些现代化的仪器，自此振动故障监测有了强大的保障。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/jdgc/762.html
