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大型机组轴系激光对中精密检测技术研究

2020-12-05阅读(958)

大型机组轴系激光对中精密检测技术研究

论文摘要

在大型化、规模化工业的今天,大型机组已经是重型机械、船舶行业、热电行业、石油化工等领域的主要动力传输设备,而大型机组的心脏是轴系,轴系的对中技术成熟与否,对这些行业有着深远的影响。本文在查阅国内外大量相关文献资料的基础上,对大型机组激光对中检测系统中所涉及的理论模型及关键技术进行了深入的研究,并开发了激光对中检测系统。论文建立了两个不同类型轴系对中检测的数学模型,一个是PSD绕轴承槽“中心点”旋转并伸缩测试的数学模型,一个是PSD绕轴承槽“中心点”旋转测试的数学模型,并对数学模型进行了仿真,验证了两个模型的正确性;依据所建数学模型,论文对系统进行了总体设计,采用位置敏感探测器PSD作为传感器,通过实验获取PSD的大量数据,针对PSD的非线性标定问题,运用人工神经网络BP优化算法进行线性化处理,极大地减小了PSD的枕形失真,使测量精度达到3μm,实现了激光光斑空间位置的精确测量;为获得光靶在轴承槽内不同测量位置处产生的与铅锤方向的夹角,本文采用先进的光电检测技术研发了倾角测量仪,其测量精度达到1’;此外,本文针对背景光的干扰问题进行了深入研究,提出了长距离弱信号提取及工况环境光学相关抗干扰技术,采用了自相关理论滤波以提高有用信号的可靠性,消除了背景光的干扰。论文还对影响大型机组轴系对中检测系统测量精度的因素进行了分析,对其在检测过程中PSD平面法线平行于准直光偏角带来的误差建立了误差在线校正数学模型,通过数学仿真验证了该模型的正确性,另外对各轴承槽调整进行整体优化,减轻系统装校修正量。该大型机组激光对中检测系统安装简单,使用快捷,能够自动显示偏差,自动计算轴系的移动量和移动角度,进而给出各轴承槽修磨量,精确地实现了轴系对中。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 图表目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 大型机组轴系对中的意义
  • 1.2 轴系对中在有关领域的应用情况
  • 1.3 国内外大型机组对中技术发展现状
  • 1.4 论文课题来源
  • 1.5 本论文的主要研究内容及关键技术
  • 1.6 论文的结构
  • 第二章 大型机组对中检测原理与数模仿真
  • 2.1 半开轴承槽式机组对中检测原理
  • 2.1.1 半开轴承槽式机组激光对中检测原理
  • 2.1.2 半开轴承槽式机组激光对中检测数学模型
  • 2.1.3 半开轴承槽式机组激光对中检测数学模型的仿真
  • 2.2 轴承槽内表面弦线旋转式机组激光对中检测原理
  • 2.2.1 轴承槽内表面弦线旋转式机组激光对中检测原理
  • 2.2.2 轴承槽内表面弦线旋转式机组激光对中检测数学模型
  • 2.2.3 轴承槽内表面弦线旋转式机组激光对中检测数学模型的仿真
  • 2.3 大型机组在线检测误差校正模型
  • 2.3.1 校正方法理论分析
  • 2.3.2 校正模型
  • 2.3.3 求校正后坐标
  • 2.3.4 偏角校正仿真
  • 第三章 激光对中检测仪总体设计
  • 3.1 仪器总体设计方案
  • 3.1.1 仪器工作原理
  • 3.1.2 仪器总体设计方案
  • 3.2 位置敏感探测器（PSD）选择
  • 3.3 光源系统设计
  • 3.3.1 激光器的选择
  • 3.3.2 激光光束整形系统设计
  • 3.3.3 激光光束准直系统设计
  • 3.3.4 激光光束扩束系统设计
  • 3.4 光电倾角仪设计
  • 第四章 基于BP优化算法的PSD非线性校正
  • 4.1 二维PSD位置测量原理
  • 4.2 PSD非线性对激光光斑位置精密测量的影响
  • 4.3 PSD非线性校正
  • 4.3.1 线性插值法
  • 4.3.2 人工神经网络BP优化算法
  • 4.4 基于BP优化算法的PSD非线性校正技术
  • 第五章 背景光互相关检测技术
  • 5.1 背景光模式
  • 5.2 背景光互相关检测技术
  • 5.3 背景光干扰互相关消除技术
  • 5.4 背景光干扰仿真
  • 第六章 激光对中检测仪数据处理系统设计
  • 6.1 激光对中检测仪数据采集模块设计
  • 6.1.1 数据采集模块硬件设计
  • 6.1.2 数据采集模块软件设计
  • 6.2 数据处理模块软件设计
  • 6.2.1 偏角测量模块软件设计流程
  • 6.2.2 倾角测量模块软件设计流程
  • 6.2.3 坐标测量模块软件设计流程
  • 第七章 激光对中检测仪精度分析
  • 7.1 PSD对系统测量精度的影响
  • 7.2 光靶安装倾斜对系统测量精度的影响
  • 7.3 光源对测量精度的影响
  • 7.4 半开轴承槽式机组对中检测数学模型误差分析
  • 7.5 轴承槽内表面弦线旋转式机组对中检测数学模型误差分析
  • 第八章 结论
  • 8.1 本文工作的总结
  • 8.2 工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录一 位置敏感探测器（PSD）实验数据
  • 附录二 博士研究生期间发表的学术论文
  • 附录三 博士研究生期间承担的科研项目
  • 附录四 博士研究生期间承担的教研项目
  • 附录五 博士研究生期间完成的专利
  • 附录六 博士研究生期间科研、教学成果、荣誉称号
  • 附录七 作者简历

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