大离心泵状态监测及故障诊断仪的研究

摘要

在船舶系统中，大离心泵、发电机组、减速齿轮箱、风机等这类旋转机械设备运行时都会产生振动，而振动过大是机组破坏的重要原因之一，一旦这些机组因振动过大而产生故障，必定会影响船只的正常航行安全。所以为了保证设备机组的有效运行，必须针对这些设备配置状态监测与报警系统。设备运行时，振动参数能比其他的状态参数更直接、快速和准确地反映机组的运行状态，因此目前大多采用振动参数作为机组状态监测和运行状态趋势预测依据。但在正常使用状况下，随着设备的老化，机组振动烈度必然呈上升趋势。因此，当这些设备使用一定年限后，尽管依然能够正常工作，但其振动烈度往往会超过报警预设值，导致设备频繁报警，给现场操作人员工作带来很大不便。特别的，目前在船舶系统中，还存在着数量巨大的老旧设备甚至是超期服役设备。相比新设备，老旧设备在运行过程中存在着更大的安全隐患。但出于成本方面的考虑，对于这些依然能够正常工作老旧设备甚至是超期服役设备又不能盲目淘汰。 针对这种情况，利用现代计算机技术，本文设计出了一款可用于船用大离心泵在线监测的装置。该装置利用以单片机为基础的嵌入式计算机系统对监测对象实施在线不间断监测，定时保存采集数据，并通过上位机软件对所记录数据进行辅助分析。在硬件上以C8051F340单片机为核心控制芯片，通过传感器采集信号，以U盘为存储介质保存所采集数据结果。在软件上，通过C语言对单片机编程，实现下位机系统的各项功能。上位机编程软件选用VC++6.0，利用VC++6.0良好的图像处理能力，对保存的数据进行可视化处理，给出具有良好可视性的图文并茂的数据结果。 论文以某船超期服役的大离心泵为具体监测对象，阐述了大离心泵状态监测及故障诊断装置的设计原理、软硬件实现、实施流程以及大离心泵振动超标的现场报警处理过程。通过对大量监测数据的分析，得出了关于该大离心泵故障分析标准的相关结论，并得在一次评审会上得到相关专家的一致认可。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1课题的背景及意义

1.2论文研究内容

1.3相关研究领域的国内外发展概况

1.3.1设备状态监测与故障诊断技术的发展概况

1.3.2振动测量技术的发展概况

1.3.3温度测量技术的发展概况

1.3.4无纸记录仪的发展概况

1.4论文结构安排

2总体设计方案

2.1系统综述

2.2现场信号采集方案

2.3信号处理方案

2.4数据分析方案

2.5系统软件简介

2.5.1下位机代码简介

2.5.2上位机代码简介

3系统硬件设计方案

3.1电源系统设计

3.1.1主电源

3.1.2备用电源

3.2主控单片机

3.2.1嵌入式系统简介

3.2.2选择单片机的原因

3.2.3 C8051F340单片机简介

3.3信号的采集

3.3.1振动信号的采集

3.3.2温度信号的采集

3.4信号的处理

3.4.1信号通道的选通

3.4.2信号防干扰处理

3.4.3AD转换

3.5数据的存储

3.5.1存储的介质的选取

3.5.2 U盘存储电路的设计

3.5.3数据存储

3.6时钟系统

3.7人机交互系统

3.7.1按键电路的设计

3.7.2 LCD显示

3.7.3报警电路

4系统软件设计方案

4.1下位机编程工具Keil51简介

4.2下位机软件综述

4.3初始化函数模块

4.4按键显示程序模块设计

4.4.1按键基本操作程序

4.4.2 LCD程序

4.4.3按键显示功能综述

4.5时钟程序模块设计

4.5.1程序概述

4.5.2 DS1302程序

4.5.3 AD采样程序

4.5.4通信程序

4.6从机程序设计

4.7上位机程序简介

5数据的分析总结

5.1数据分析

5.2现行旋转机械振动评定方法和标准

5.3数据总结

结论

参考文献

附录A实物照片

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢