往复式活塞隔膜泵阀体运行状态的在线监测与故障诊断

摘要

往复式活塞隔膜泵是工业生产领域的重要机械设备之一，其运行状态的好坏直接关系着生产效率，因此，对其运行状态进行在线监测，实现设备的趋势预报与及时维修，避免过剩维修和维修不足是十分必要的。而阀体作为隔膜泵的重要组成部分，其卡阀与泄漏故障时有发生，给生产带来了很大损失，因此，本文针对隔膜泵阀体的卡阀与泄漏故障展开了研究，给出了诊断结果。主要研究内容和成果如下： 1.以双缸双作用往复式隔膜泵的结构和工作原理为基础，对其吸入阀的运动规律进行了数学建模，并对吸入阀建立了振动微分方程，分析了引起阀振动的主要激励源及阀体的失效机理，阐述了内部激励源与表面振动响应信号之间的内在关系，论证了利用阀体表面振动响应信号对其进行故障诊断的可行性。最后，着重论述了振动信号响应的特性。 2.从声发射理论出发，提出了用声发射检测技术进行阀体的泄漏故障诊断。从理论上探讨了声发射检测系统的建立，重点论述了声发射检测系统中传感器及采集卡的选择，并对声发射信号处理方法提出了理论设想。 3.对采集到的阀体表面振动信号进行了时域、幅域及频域分析，得到了卡阀故障的故障特征，试验信号分析表明：垂直方向的幅域参数尤其是歪度和峭度两个指标可作为有力的辅助诊断参数；功率谱分析可有效提取故障信号特征，验证了理论上用振动信号进行卡阀故障特征识别与故障诊断的可行性。 4.详细阐述了卡阀故障监测系统的软硬件实施方案，包括监测系统的组成，传感器的选择、安装与定位；数据采集卡的选择；采样频率的确定；采集软件的编制以及数据分析处理软件的编写等等。 由于时间有限，论文还有很多有待于完善的地方，可作更深一步的研究。如条件允许，可利用声发射技术对阀体的泄漏故障进行诊断。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1设备故障诊断技术的意义

1.2设备故障诊断技术的国内外发展状况

1.2.1发展背景

1.2.2发展进程

1.3设备故障诊断的三类方法

1.4隔膜泵阀体故障诊断的研究现状

1.5本课题的背景来源及研究意义

1.6本论文的主要研究工作

第二章往复式隔膜泵泵阀的振动理论

2.1隔膜泵简介

2.2隔膜泵的结构特点及工作原理

2.3锥形阀运动规律的数学模型建立

2.3.1液缸内液体连续流方程

2.3.2吸入阀运动微分方程

2.3.3吸入阀的振动微分方程

2.4泵阀的失效机理

2.5隔膜泵吸入阀的表面振动信号特性分析

2.5.1吸入阀的表面振动信号的时域特性

2.5.2吸入阀的表面振动信号的频域特性

第三章隔膜泵阀体泄漏故障的声发射诊断方法研究

引言

3.1声发射技术的概况

3.1.1国内外发展状况

3.1.2声发射技术的主要研究内容

3.1.3声发射技术的主要研究成果

3.1.4声发射技术的基本特征

3.2声发射检测的基本原理

3.2.1声发射的产生和传播

3.2.2声发射检测技术的定义及特点

3.2.3声发射信号的分析方法

3.3泄漏故障的声发射信号特征提取

3.3.1泵阀发生泄漏时的声发射现象理论解释

3.3.2故障特征提取与信号处理

3.4声发射监测系统的基本构成

3.4.1监测系统的选择

3.4.2声发射传感器

3.4.3数据采集卡的选择

第四章阀体卡阀故障振动诊断方法研究

4.1阀体表面振动信号的时域特征提取方法应用研究

4.2阀体表面振动信号的频域特征提取方法应用研究

4.2.1非周期信号的谱密度

4.2.2随机信号的功率谱密度

4.2.3倒频谱分析

4.3振动信号数据处理与状态识别

4.3.1现场试验数据的幅域分析

4.3.2现场试验数据的频域分析

第五章阀体在线监测系统与故障诊断实现的软硬件总体方案

5.1测试对象

5.2硬件总体构成

5.2.1测点的布置

5.2.2测量参数的选取

5.2.3传感器与放大器的选择和安装

5.2.4数据采集卡的选择

5.3监测系统的软件实现

5.3.1 Labview软件的介绍

5.3.2 Matlab软件的介绍

5.3.3监测软件的功能

5.3.4监测软件的参数设置

5.3.5监测功能实现的基本流程

5.4监测软件和分析软件的用户界面

5.5监测软件和分析软件的程序框图

第六章结论

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢