回转窑筒体机械故障监测方法与系统的研究

摘要

回转窑在建材、冶金等多个生产行业中应用广泛，其主要由筒体、托轮和轮带、传动部件等组成，其中筒体为物料的煅烧场所。回转窑长期在高温、重载、多尘的恶劣工况下运转，往往会导致筒体发生弯曲变形和中心点偏移的潜在故障，若任其发展，不及时采取措施，将导致故障程度加深，直至生产中断，造成重大经济损失。目前，国内针对筒体故障的技术手段还停留在事后检修和定期检测阶段，无法实时获取筒体的运行状态信息，及时发现筒体的早期潜在故障。为此，本文提出了一种筒体故障的测量方法，并验证了其有效性，在此基础上设计了一套在线监测系统，其主要研究如下： （1）通过对托轮的受力情况进行定性分析，研究筒体在弯曲变形和中心点偏移的情况下，分别对托轮轴挠度变化的影响。指出托轮轴的挠度变化信号中含有筒体频率的波形和托轮自身频率的波形，这两个波形的幅值可以反映筒体的两种故障情况，并提出了通过采集托轮轴挠度变化信号来反映筒体故障的测量方法。 （2）针对上述测量方法，设计了一套托轮轴挠度变化信号测量系统，对某回转窑进行现场测量，并对数据进行时频域分析，提取出信号的特征参数，得出该筒体的故障情况。并将该结果与其他两种测量方法所测的结果进行对比，验证了原测量方法的正确性和时频分析方法的有效性。 （3）基于上述的理论和方法，结合工程实际需求，开发了基于LabVIEW的上位机监测系统管理软件，实时监测回转窑筒体的运行状况。简要介绍了软件的总体框架和各功能模块的实现过程，并进行了系统测试，验证了监测软件的可靠性。为实现数据的分布式采集，降低系统的安装和维护成本，设计了基于无线传感网络的监测平台，详细介绍了WSN节点的硬件和软件设计，实现了与监测软件的对接。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.1.1课题研究背景

1.1.2课题研究意义

1.2回转窑结构及故障类型介绍

1.3课题内容研究现状

1.3.1回转窑筒体机械状态研究现状

1.3.2回转窑监测系统研究现状

1.3.3无线传感网络技术研究现状

1.4课题研究内容及结构安排

1.4.1研究内容

1.4.2论文结构安排

第2章 回转窑筒体机械故障测量原理研究

2.1回转窑筒体机械故障类型分析

2.1.1筒体弯曲变形分析

2.1.2筒体中心点偏移分析

2.2筒体故障对托轮影响分析

2.2.1托轮受力分析

2.2.2托轮轴挠度影响分析

2.3筒体故障测量方法研究

2.3.1总体方案设计

2.3.2测量系统设计

2.4本章小结

第3章 基于时频域的回转窑筒体机械故障分析

3.1时域分析

3.1.1时域分析方法

3.1.2实验数据分析

3.2频域分析

3.2.1频域分析方法

3.2.2实验数据分析

3.3理论方法验证

3.3.1筒体弯曲验证

3.3.2筒体中心点水平偏移验证

3.4本章小结

第4章 回转窑筒体机械故障监测系统设计

4.1监测系统总体设计

4.1.1监测系统需求分析

4.1.2监测系统总体方案设计

4.2监测系统软件设计

4.2.1 LabVIEW软件平台的选择

4.2.2系统软件结构设计

4.2.3系统功能模块设计

4.3软件系统性能测试

4.3.1测试系统平台的搭建

4.3.2系统故障分析测试

4.4本章小结

第5章 基于WSN的筒体机械故障监测平台设计

5.1 WSN总体设计分析

5.1.1 WSN原理介绍

5.1.2总体结构设计

5.2 WSN硬件设计

5.2.1节点总体设计

5.2.2节点硬件设计

5.3 WSN软件设计

5.3.1数据采集软件设计

5.3.2无线通信软件设计

5.3.3串口通信软件设计

5.4本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文