基于DSP的汽轮机转子振动监测系统研究

摘要

随着我国国民经济的发展，各种旋转机械在工业各领域的应用快速增长。尤其是电力工业广泛应用的汽轮机，无论是装机数量，还是单机容量都在稳定、快速地增长。因此，保证这些大型旋转机械安全、经济地运行，成为企业和电力生产部门面对的重大课题。另一方面，随着计算机科学技术、信号处理理论和方法的迅速发展，数字信号处理(DSP)器件的价格大幅度下降，使得DSP越来越广泛的应用于仪表仪器中。 本文讨论的就是一种以通用型DSP为核心的数据采集系统，所采用的DSP器件是TI公司的TMS320LF2407A。TMS320LF2407A不但具有运算速度快、低功耗、硬件资源丰富等特点，尤其是它特有的反序间接寻址使得FFT的实现很容易，且实时性好。本文在研究了国内外相关知识的基础上，根据汽轮机转子振动理论确定了监测系统总体方案，集中讨论了基于DSP的汽轮机监测系统的软/硬件设计方法，设计了以DSP为核心的汽轮机转子振动监测系统。在系统设计中，通过对振动传感器输出信号的调理得到所要进行分析处理的振动信号，并将振动信号送入DSP中进行快速傅里叶变换(FFT)，以便得到监测系统所要的振动量的测量。该监测系统在提高数据采集实时性的同时，也通过减少输出信号与输入信号之间的相位差来保证系统的测量准确性，加强了数据的分析功能。同时，具有低成本、高性能、扩展方便等优点。 因此，本监测系统研究为汽轮机的故障诊断和生产安全可靠运行提供了信息，具有很好的实际意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外发展概况及趋势

1.2.1国外振动监测系统发展概况及其主要理论

1.2.2国内振动监测系统发展概况

1.3本课题的主要研究内容

第2章转子振动基本理论及监测系统方案

2.1振动状态主要特征参量及测量

2.2振动信号时域分析方法

2.3振动信号频域分析方法

2.3.1频谱分析傅立叶变换原理

2.3.2离散傅立叶变换与快速傅立叶变换(FFT)

2.3.3相位分析

2.3.4瀑布图

2.4全息谱分析方法

2.5监测系统方案

2.5.1技术指标

2.5.2信号处理算法—分裂基算法

2.5.3 DSP技术简介

2.6本章小结

第3章系统硬件设计

3.1系统总体设计思想

3.2传感器的选择

3.3振动信号调理电路

3.3.1交流信号处理电路

3.3.2间隙电压信号处理电路

3.4 AD转换器接口电路设计

3.5通信接口电路设计

3.6液晶显示电路

3.7系统整体电路

3.8本章小结

第4章系统软件设计

4.1软件开发环境及系统总体设计思想

4.1.1软件开发环境

4.2系统功能模块设计

4.2.1 DSP的初始化程序设计

4.2.2中断程序设计

4.2.3通信接口模块设计

4.2.4 A/D转换模块设计

4.2.5频谱分析的DSP的实现

4.2.6 DSP控制液晶显示的软件设计

4.2.7快速分裂基算法

4.3软件抗干扰设计

4.4本章小结

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢