本论文主要研究了基于LabVIEW的罗茨风机在线监测与故障诊断系统。系统硬件包括信号滤波、共振解调及数据采集卡的设计,软件设计在现代信号处理平台LabVIEW上完成,编程实现信号的存储、信号分析、故障诊断、故障报警、时域和频域波形显示。
针对罗茨风机振动信号的机理,结合故障诊断技术,在信号分析模块中提供了时域无量纲参数分析、频谱分析、倒频谱分析、包络分析及小波分析等方法,设计了故障诊断专家系统,及时判断设备的运行状态,给出各种故障信息。 监测系统中为了提取罗茨风机齿轮箱、轴承的初始故障信息,在硬件上采用共振解调技术,软件上采用小波分析技术,两种方法提取齿轮、轴承初始故障微小冲击的结果一致,互为验证,进一步提高了故障诊断的准确性。
对大型罗茨风机的变速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。
基于LabVIEW的罗茨风机在线监测与故障诊断系统的研究成果已成功应用到化工厂罗茨风机的在线监测系统中,各项功能都得到了检验,并成功检测出罗茨风机加速齿轮箱的初始故障。该成果的成功应用为企业合理地制订设备的维护计划,提高设备运行管理水平,最终实现设备预知维修的目标奠定了基础。
基于LabVIEW的罗茨风机在线监测与故障诊断系统的成功应用将为企业带来如下利益: (1)减少维护人员和费用; (2)对罗茨风机设备进行状态管理,实现事后维修、计划维修和预知维修; (3)可以及早发现故障隐患,减少罗茨风机停机时间,防止突发事故,提高生产率。 (4)当发现故障隐患无法停机时,可以指导操作人员控制罗茨风机使用,把损失降到最低。 (5)合理预测罗茨风机的寿命,使机械设备在保质、保产情况下超期服役。
本系统中设计的信号调理仪具有自主知识产权,已获国家专利。罗茨风机作为输送气体的主要机械装备, 广泛应用于国民经济各个部门。在某些场合, 当单罗茨风机的流量、压力不能满足系统要求时, 常采用多台罗茨风机联合( 串联或并联) 运行。目前, 人们对罗茨风机联合运行的研究和使用主要局限于同类罗茨风机,对异类罗茨风机串联工作的研究较少。 为了弄清异类罗茨风机串联时的性能特点和运行规律, 本课题选择“横流罗茨风机与离心罗茨风机串联排气特性”为研究的对象。设计制造了罗茨风机性能试验台, 进行了单罗茨风机排气性能试验、双罗茨风机串联排气临界点的试验以及双罗茨风机串联排气性能叠加的试验。通过对大量试验数据分析总结, 基本上弄清了异类罗茨风机串联排气特性的一般规律, 初步探索了罗茨风机串联工作存在的串联临界点( 或串联临界曲线) 的基本理论。
本研究在分析单罗茨风机性能特点的基础上, 分别检测了横流罗茨风机与离心罗茨风机在多种转速下的串联临界点, 绘制了横流罗茨风机与离心罗茨风机串联临界曲线, 为横流罗茨风机与离心罗茨风机串联运行的参数选择提供了理论依据。同时, 本研究还得出了一些新的结论, 这些结论在异类罗茨风机串联运行的系统设计和进一步进行异类罗茨风机串联的理论研究都具有重要的指导意义。
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