基于声发射检测的滑动轴承状态监测与诊断系统研究

论文摘要

滑动轴承是旋转机械的重要支撑部件,其安全稳定运行关系到整个机组的安全性和稳定性。影响轴承状态的因素很多,有包括轴承材料、型式等内因的作用,也有包括运行工况、检修工艺等外因的作用。声发射信号与轴承的状态有良好的对应关系。本文以LabVIEW为软件开发平台,开发了基于声发射检测的滑动轴承状态监测与诊断系统。系统的硬件包括声发射传感器、信号放大器、信号分离器、数据采集卡以及PC计算机。硬件与软件集成后,所获得的滑动轴承状态监测与诊断系统具有如下功能:(1)声发射信号的采集和滤波。(2)信号分析。包括:频谱分析、能量率计算、振铃计数率计算、事件计数率计算、信号中心频率计算、自相关分析、频谱能量不稳定度计算。(3)结合轴承状态声发射特征库,提取轴承状态特征,进行状态诊断。利用本文开发的滑动轴承状态监测与诊断系统,在实验室的转子试验台上进行滑动轴承实验,检验不同转速下监测系统所检测的声发射测量参数的准确性,并模拟滑动轴承的典型故障状态,利用本文开发的系统对轴承的故障进行诊断。实验结果表明,本系统各测量参数的误差基本满足要求,系统对声发射信号的采集和分析性能良好;本系统能准确地识别出所模拟的轴承故障;该系统响应速度快,检测精度较高,操作简便,人机界面友好,可维护性好,具有良好的工程应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题来源及课题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题背景
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 声发射技术简介
• 1.2.2 声发射仪器的发展
• 1.2.3 声发射技术的应用及优点
• 1.2.4 滑动轴承故障的声发射检测研究现状
• 1.3 论文结构安排
• 第二章 影响滑动轴承状态的因素及状态描述方法
• 2.1 滑动轴承的状态
• 2.2 影响滑动轴承状态的因素
• 2.2.1 影响轴承状态的内因
• 2.2.2 影响轴承状态的外因
• 2.3 滑动轴承状态的描述方法
• 2.3.1 滑动轴承状态信息的获取
• 2.3.2 滑动轴承声发射信号与轴承状态之间的关系
• 2.3.3 基于声发射检测的滑动轴承故障特征的提取
• 2.3.4 滑动轴承状态的模糊诊断模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 滑动轴承状态监测与诊断系统的设计
• 3.1 滑动轴承状态监测与诊断系统任务的特点
• 3.2 系统的功能设计
• 3.3 系统的结构设计
• 3.3.1 系统的总体结构设计
• 3.3.2 硬件系统结构设计
• 3.3.3 软件系统结构设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 软件系统的开发
• 4.1 开发平台LabVIEW软件简介
• 4.2 软件系统的总体结构设计
• 4.3 数据采集软件开发
• 4.3.1 数据采集的基本原理
• 4.3.2 数据采集软件的开发方式
• 4.3.3 数据采集软件开发中的关键技术
• 4.4 信号分析软件开发
• 4.4.1 信号分析软件结构设计
• 4.4.2 振铃计数（率）计算子程序开发
• 4.4.3 事件计数（率）计算子程序开发
• 4.4.4 能量（率）计算子程序开发
• 4.4.5 自相关分析子程序开发
• 4.4.6 频谱分析子程序开发
• 4.4.7 声发射信号中心频率计算子程序开发
• 4.4.8 频谱能量不稳定度计算子程序开发
• 4.5 状态监测软件开发
• 4.5.1 监测软件界面设计
• 4.5.2 超限报警程序设计
• 4.6 故障诊断软件开发
• 4.6.1 故障诊断软件结构设计
• 4.6.2 滑动轴承故障特征库的建立
• 4.6.3 故障诊断软件界面设计
• 4.6.4 实现诊断功能的程序设计
• 4.7 软件的集成
• 4.8 本章小结
• 第五章 系统硬件选型及设计
• 5.1 影响硬件选型的因素及选型原则
• 5.1.1 影响硬件选型的因素
• 5.1.2 硬件选型的原则
• 5.2 硬件系统结构设计
• 5.3 声发射传感器选型
• 5.3.1 声发射传感器的工作原理
• 5.3.2 声发射传感器的类型及选择
• 5.4 前置放大器选型
• 5.5 数据采集卡选型
• 5.6 本章小结
• 第六章 系统硬件与软件的集成与调试
• 6.1 系统的集成方案
• 6.2 系统的功能优化
• 6.2.1 提高系统运行速度的优化设计
• 6.2.2 其它软件功能的优化设计
• 6.3 系统的实验室调试与性能考核
• 6.3.1 采集和分析功能的性能考核
• 6.3.2 油膜涡动故障诊断功能的性能考核
• 6.4 本章小结
• 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录