基于LabVIEW的旋转机械故障诊断系统的研究

论文摘要

本论文研究旋转机械常见故障及其特征提取方法,分析各种特征提取方法在故障诊断中的应用及优缺点。论文着重研究用于旋转机械启停机阶段非平稳信号分析的阶次分析方法,从理论和实际应用方面阐述阶次分析在克服“频率模糊”方面的突出效果。论文针对高速线材同步齿轮箱研制出一套具有实用功能的故障诊断系统。系统由硬件模块实现信号调理、共振解调及数据采集,设计了具有自主知识产权的专用信号调理仪器,由软件编程实现信号的存储、分析和显示。针对旋转机械振动信号的振动机理,结合旋转机械常用故障诊断技术,在信号分析模块中编程实现对信号的时域无量纲参数分析、频谱分析、倒频谱分析、包络分析及阶次分析,以判断设备运行状态,预测初始故障。系统在硬件上采用具有共振解调功能的信号调理模板,在软件上综合采用多种软件分析方法,共同检测机械振动信号中的异常状态,提高了故障诊断的准确性。对大型齿轮箱和轴承可准确检测出初始故障,能清晰地显现零部件的早期故障特征,正确有效地揭示故障的发生与发展。本课题的研究成果已成功应用于鄂钢高速线材轧机生产线,各项功能都得到了检验,并且成功检测出齿轮箱初始故障。该成果的成功应用为企业合理地制订设备维护计划、提高设备运行管理水平、实现设备预知维修的目标奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 旋转机械故障诊断的意义和内容
• 1.1.1 旋转机械故障诊断的意义
• 1.1.2 旋转机械故障诊断的构成
• 1.2 国内外发展现状与趋势
• 1.3 虚拟仪器技术简介
• 1.4 本论文主要研究内容
• 第二章 旋转机械常见故障及信号特征
• 2.1 概述
• 2.2 旋转机械故障形式及产生机理
• 2.2.1 滚动轴承的故障形式及产生机理
• 2.2.2 齿轮的故障形式及产生机理
• 2.2.3 转轴组件的故障形式及产生机理
• 2.3 旋转机械常见故障的信号特征
• 2.3.1 滚动轴承信号特征
• 2.3.2 齿轮信号特征
• 2.3.3 转轴组件信号特征
• 2.4 本章小结
• 第三章 传统信号分析方法与阶次分析
• 3.1 幅域特征分析
• 3.2 时域分析
• 3.3 频域分析
• 3.4 时频联合分析方法
• 3.5 阶次分析方法
• 3.5.1 阶次分析的原理
• 3.5.2 基于计算的阶次跟踪技术
• 3.6 本章小结
• 第四章 故障诊断系统的设计方案及硬件构成
• 4.1 系统总体设计方案
• 4.2 系统需求分析
• 4.3 系统硬件配置与安装
• 4.3.1 传感器的选择和安装
• 4.3.2 信号调理模板的功能
• 4.3.3 数据采集卡的选择和配置
• 4.4 本章小结
• 第五章 故障诊断系统的软件开发
• 5.1 软件开发环境介绍
• 5.2 软件总体设计方案
• 5.3 数据采集模块
• 5.4 数据分析模块
• 5.4.1 幅域特征分析
• 5.4.2 频域分析
• 5.4.3 时频联合分析
• 5.4.4 阶次分析
• 5.5 系统数据管理
• 5.5.1 数据存储模块
• 5.5.2 正常值列表
• 5.5.3 历史报警数据查询
• 5.6 应用分析及实例
• 5.7 本章小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文