高压电机转子振动在线监测系统的开发与研究

摘要

电机是现代工矿企业大量使用的动力设备，在企业生产中起到非常重要的作用，转子是电机的重要部件，也是电机完成旋转运动的主要部件。一旦电机的某一部位发生故障，轻则影响工业生产效率，降低电机使用寿命，重则威胁工作人员的生命安全，造成不可估量的损失。据统计引发电机故障的原因有一半左右与电机转子有关系，因此，对电机转子的运行状态进行有效的监测和诊断是非常必要。
　　本文以某造纸厂造纸电机为研究对象，针对具体的机械设备，从系统需求出发，研究与开发高压电机转子振动在线监测系统，通过深入了解电机振动在线监测系统的国内外研究状况，对系统设计内容做出规划。
　　文章详细地介绍电机转子故障原因，总结各种故障发生时伴随的特征，为了有效地提取故障特征信息，选用小波算法对信号进行分析。在电机故障诊断中，以往的诊断仪器都是建立在以快速傅里叶变换（FFT）为核心的经典信号处理方法上，基本上能满足对平稳信号的特征提取和分析，不过现场采集到的信号中不可避免的会夹杂噪声等干扰信号，适合探测正常且有用信号可能十分微弱，而小波变换具有多分辨率分析的特点，具有可对非平稳信号局部化分析的突出优点，有良好的时频定位功能，非常适合探测正常信号中夹杂反常信号，对故障检测和诊断具有良好效果。
　　在电机转子振动在线监测系统的硬件部分中，选择ARM芯片作为微控制器，选取电涡流传感器、压电式加速度传感器和铂电阻作为信号采集工具。以微控制器为核心设计电机振动在线监测系统的硬件部分，主要包括电源电路的设计、存储电路的设计、通信电路的设计与模数转换电路的设计。
　　在电机转子振动在线监测系统的软件部分中，针对现场控制系统的功能要求，使用微软公司VB6.0完成软件部分的开发，实现对电机转子的实时监控，并实现对数据查询、绘制、通讯等功能。建立旋转机械振动在线监测系统数据库，对监测数据进行统一管理，方便工作人员对历史数据的查询。

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附表索引

第1章 绪论

1.1引言

1.2课题意义

1.3国内外发展现状

1.4电机转子振动在线监测系统简介

1.5论文的研究内容及组织结构

1.6组织结构

1.7本章小结

第2章 电机转子故障诊断常用方法

2.1转子故障原因

2.2转子常见的故障类型

2.3振动信号的分析处理

2.4傅里叶变换在信号分析中的应用

2.5离散傅里叶变换和快速傅里叶变换

2.6快速傅里叶变换算法的实现

2.7小波包在信号处理中的应用

2.8本章小结

第3章 振动信号监测仪的硬件平台设计

3.1系统控制对象介绍

3.2传感器选择

3.3系统硬件平台设计

3.4微控制器及其外围电路

3.5下位软件设计

3.6 本章小结

第4章 高压电机转子在线监测系统软件的开发

4.1软件框架设计

4.2 上位监控软件开发平台

4.3数据库模块设计

4.4数据通讯

4.5系统帮助

4.6本章小结

第5章 高压电机转子在线监测系统算法实现

5.1小波算法分析

5.2小波包故障诊断模拟实现

5.3本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间发表的学术论文