基于LabVIEW旋转机械振动信号分析处理系统开发

摘要

由于旋转机械在工业部门动力机械中占据了相当大的比重，其运行状态直接降低企业的生产效益和造成企业员工的生产安全。对其运行状态进行振动信号故障诊断检测分析必不可少的;同时由于随着计算机技术与软件技术的飞速发展，虚拟仪器逐渐代替传统测试仪器成为测试测量行业的新的发展方向;最重要的是现代旋转机械的发展复杂化加剧，其运行过程中产生的振动信号很显然越来越复杂，采用传统的平稳振动信号分析方法不能对故障信号的完整正确的分析诊断，有待研究非平稳振动信号分析方法是必然的趋势;综合以上三方面的原因，本文对前人研究的成果进一步研究和深入，利用数据采集硬件设备以及借助图形化G语言编程软件LabVIEW开发了完整的旋转机械的振动信号在线检测与离线分析系统，为旋转机械振动信号振动分析系统的研究做出进一步的深入和一定的贡献。
　　本文主要介绍了旋转机械常见故障及振动信号的特征信号和振动信号分析方法的理论研究，为后续对软件系统的研究开发提供一定的理论基础，所以本文的重点就是基于LabVIEW对在检测系统和离线诊断分析系统的开发研究及对应的试验对系统的验证。基于振动信号理论和虚拟仪器技术的研究，开发了对振动信号在线检测系统和离线诊断系统，其中在线检测系统除了具备对振动信号和转速信号的采集和数据保存最基本的功能外，还能够对信号实时检测及信号相应的分析，如时域分析、频域分析和轴心轨迹分析，而离线检测系统除了能对在线检测采集的数据和虚拟数字信号进行在线检测所具有的分析外，还能对信号互相关分析、频域峰值谱分析、时频联合分析、阶次分析。而本系统开发的重点和创新点就是阶次分析。
　　利用开发设计的在线检测振动测试分析系统对转子实验台振动数据的采集和分析，以及对开发的离线诊断分析系统试验验证与应用，获取了其在稳态状况和非稳态状况下的频谱分析结果、轴心轨迹的结果以及阶次分析结果等，通过对试验结果进行简单的分析和比对，进而验证了该系统是完全能够达到对旋转机械振动信号检测和信号诊断分析的要求，充分体现了虚拟仪器在旋转机械振动信号处理分析领域的优点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题的背景依据和意义

1．1．1 选题的背景依据

1．1．2 旋转机械故障诊断的意义

1．2 国内外研究概况及未来发展趋势

1．2．1 旋转机械故障诊断技术的发展趋势

1．2．2 振动检测系统开发的发展趋势

1．3 本课题的主要内容和工作特色

1．3．1 论文的主要内容

1．3．2 论文的工作特色

第2章 旋转机械常见故障及信号特征

2．2．1 转轴组件的故障形式与产生机理

2．2．2 滚动轴承的故障形式及产生机理

2．2．3 齿轮的故障形式及产生机理

2．3 旋转机械常见故障的振动信号特征及诊断

2．3．1 转轴组件故障的振动信号特征

2．3．2 滚动轴承信号特征

2．3．3 齿轮信号特征

2．4 本章小结

第3章 旋转机械振动信号分析的理论基础

3．1 旋转机械的常见振动信号

3．2 旋转机械振动信号检测基本参数和测量方法

3．2．1 旋转机械振动信号检测和分析的基本参数

3．2．2 振动信号的测取技术

3．3 旋转机械振动信号分析方法

3．3．1 时域特征分析

3．5．2 频域分析

3．5．3 时频联合分析

3．5．4 轴心轨迹分析

3．5．5 阶次分析方法

3．4 本章小结

第4章 基于Labview对振动信号分析总系统的开发

4．1 信号分析系统的总体设计

4．2 在线检测系统的设计

4．2．1 在线系统的硬件设计

4．2．2 在线系统的软件设计

4．3 离线诊断分析系统的设计

4．3．1 离线诊断分析系统主程序设计

4．3．2 离线系统软件各功能模块设计

4．4 本章小结

第5章 在线检测系统的验证与应用

5．1 转子试验台振动信号数据采集

5．2 转子试验台振动信号实例分析

5．3 本章小结

第6章 离线诊断分析系统的验证和应用

6．1 读取信号文件对离线系统的验证

6．1．1 转子试验台振动信号的数据分析验证

6．1．2 电动机振动信号的数据分析验证

6．2 产生数字信号仿真验证

6．2．1 参数设置

6．2．2 时域波形显示

6．2．3 轴心轨迹分析

6．2．4 阶次分析

6．3 小结

第7章 总结与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢