罗茨鼓风机转子动力学特征与故障诊断研究

论文摘要

罗茨鼓风机以其结构简单、操作容易、介质不被污染、压力改变时风量很少变化等优点在工业中具有广泛的用途。由于其长期处于高负荷连续运行工况,并且存在安装及运行状态变化等原因,存在转子不平衡、不对中、轴承损坏、裂纹、碰摩等故障,会产生异常振动与噪声,降低工作效率,甚至造成停产事故。而恰恰是转子这些振动和噪声信号反映了设备运行状态,因此将其信号作为故障诊断信号随着技术的发展得到了广泛应用。本课题是基于山东省自然科学基金项目“罗茨鼓风机噪声源识别与预估模型研究”(编号Y2006F38)开展研究的。本文主要研究内容:在对风机进行噪声与振动控制的研究中,需要有效的噪声振动测试手段。本文分析了风机的噪声源及其产生机理,并在分析国、内外主要噪声振动源识别方法的基础上,深入研究了相干函数法识别噪声振动源的分析方法。通过总结罗茨鼓风机转子系统的故障及其对应的特征,运用转子动力学理论建立转子动力学方程,并通过实验方法验证理论推导的正确性。通过PC机、采集卡、信号采集电路、传感器组建硬件系统,并利用图形化编程软件LabVIEW作为开发平台,结合虚拟仪器(Ⅵ)与数字信处理技术,对风机转子系统的转速、振幅、频率和轴心轨迹、噪声信号等信号进行实时监测,以转子振动及噪声的时域和频域特征作为主要的故障征兆信号,运用频谱分析或时序分析方法处理各类数据,提供反映旋转机械运行状态的各种特征参数和图谱。通过对转子不平衡、不对中状态的分析以及对转子碰摩状态的分析,表明通过本系统进行分析是有效可行的,通过噪声源、振动源以及相干分析可以确定信号的识别。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 风机振动与噪声振动机理的研究
• 1.3 噪声及振动监测发展现状
• 1.4 转子平衡理论的发展
• 1.5 本文研究内容概述
• 2 罗茨鼓风机转子动力学模型及其故障特征
• 2.1 引言
• 2.2 罗茨鼓风机转子故障振动噪声分析
• 2.3 罗茨鼓风机转子不平衡机理
• 2.4 本章小结
• 3 基于虚拟仪器罗茨鼓风机转子测试分析系统设计
• 3.1 引言
• 3.2 LabVIEW简介
• 3.3 系统的总体设计
• 3.4 本章小结
• 4 转子测试与分析系统
• 4.1 振动系统的软件总体结构
• 4.2 转子振动系统测点布置
• 4.3 转子系统振动测试系统的验证
• 4.4 噪声系统的软件总体结构
• 4.5 噪声系统的验证
• 4.6 本章小结
• 5 虚拟测试分析系统应用
• 5.1 引言
• 5.2 转子不对中及不平衡故障分析
• 5.3 转子碰摩故障分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况