基于虚拟技术的便携式现场动平衡仪的研究

摘要

旋转机械的转子经过长期运转后会因为结垢、磨损及侵蚀等原因而无法保持原有的平衡，进而造成旋转机械的振动加剧，噪声增大，甚至影响正常生产。传统的在动平衡机上对转子进行平衡的方法费时费力，严重影响了生产效益的提高；近年来，随着现场动平衡理论和技术的发展，转子动平衡过程得到了极大简化，现场动平衡的准确性有了很大提高，动平衡检测设备也获得了较快发展。目前，现场动平衡过程中使用最为广泛的仪器是便携式现场动平衡仪，该仪器大部分是基于硬件设计而成，不但价格昂贵、后期维护费用高，而且扩展性也比较差，使用过程中仍然存在各种各样的缺陷。因此，针对上述不足，本文设计了一种新型的便携式动平衡仪，该仪器的可移植性强、灵活性高、功能扩展性好、成本低且便于后期维护，具有一定的使用和推广价值。
　　本文在分析总结了现有便携式动平衡仪优缺点的基础上，结合转子动平衡的现场条件和要求，对基于虚拟技术的便携式动平衡仪进行了模块化设计，并对其中的关键技术问题进行了研究：（1）高精度的数据采集模块是便携式动平衡仪的关键技术问题之一。文中用CWY-DO-504型的电涡流传感器、12位的PCI-1713数据采集卡和LabVIEW中断数据采集程序设计成该模块，并用GFG-8016G信号发生器、MSO2024等设备设计了该模块的实验系统，通过对比实验验证了该系统方案的正确性和可行性。（2）信号处理模块也是本系统的关键技术模块。文中故障诊断模块采用了全息谱故障诊断和傅利叶频谱诊断相结合的原理与方法，弥补了傅利叶频谱分析法的缺陷；动平衡模块则采用最小二乘法的影响系数法，解决了测点大于平衡面数时配重安放位置的解算问题，并通过仿真实验证明了模块中波形测相法的LabVIEW程序的正确性。（3）本文还对系统的数据存储模块进行了设计与开发。
　　通过在煤矿现场的应用，证明了该系统部分模块设计的合理性和可行性，为该仪器的现场应用与市场推广打下了基础。

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CONTENTS

1 绪论

1.1 课题来源、选题依据和立论背景

1.2 本课题的研究目的、意义和应用价值

1.3 现场动平衡技术国内外研究综述

1.4 论文主要研究内容

2 刚性转子的不平衡及响应

2.1 刚性转子不平衡的种类

2.2 转子不平衡响应

2.3 旋转机械动平衡标准

2.4 本章小结

3 全息谱技术和影响系数法

3.1 二维全息谱构成

3.2 全息谱技术对集成信号的要求

3.3 影响系数法

3.4 旋转机械中的相位监测

3.5本章小结

4 振动信号数据采集系统的设计

4.1 旋转机械振动信号数据采集的特点

4.2 信号采集系统硬件设计

4.3 信号采集系统软件设计

4.4 信号采集系统实验检验及误差分析

4.5 本章小结

5 振动信号数据处理与分析系统的设计

5.1 故障诊断模块

5.2 动平衡模块

5.3 本章小结

6 数据存储系统的设计

6.1 数据存储形式及选取指标

6.2 数据存储模块

6.3 本章小结

7 结论与展望

7.1 本文主要结论

7.2 后续技术工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间从事科学研究及发表论文情况

附录：数据存储模块现场采集数据