感应加热设备水冷却系统运行状态监测系统设计

摘要

感应加热设备中包含晶闸管、电容器等大功率元件，其散热性能的好坏，将直接影响设备的使用寿命。因此，保障感应加热设备水冷却系统的正常运行，变得极其重要。然而，目前感应加热设备水冷却系统的维修仍处于定期维修或故障后维修的阶段，普遍存在维修不足或过剩等问题，缺乏对水冷却系统状态的实时监测。　　本文以感应加热设备水冷却系统为研究对象，设计了一个感应加热设备水冷却系统运行状态监测系统。该系统利用窄带物联网（NB-IOT）模块、云服务器、移动终端等对状态数据进行实时远程监测，对设备可能存在的潜在故障做提前诊断，以便采取相应维修措施，防止感应加热设备中的大功率元件因散热不良而损坏。　　课题完成了如下研究工作：　　① 基于对工业感应加热设备水冷却系统的典型结构、关键参数和常见故障等的深入剖析，确定了状态参数检测对象和实验模拟故障类型，设计了一个循环水冷却系统的参数检测平台。　　② 针对论文数据通信的需求，设计了高可靠性的通信和数据处理方案，方案中简化了数据的存储方式，优化了数据通讯的频率与数据解析的准确性。　　③ 基于循环水冷却系统正常状态和故障状态的参数分析，采用离散DGM（1,1）预测算法，在对流量和温度预测模型进行构建和实验验证的基础上，设计了故障诊断的方法模型。　　④ 设计了云服务器和移动终端各自的整体功能架构，实现了云服务器数据存储、预测建模与移动终端登录、显示等软件功能。　　预测模型试验验证表明，采用上述预测模型，在正常运行情况下可准确预测出状态参数值；在系统存在潜在故障的情况下，借助本文所设计的故障诊断方法模型，可提前诊断出潜在故障。系统试运行结果表明，所设计的监测系统能较好地实现状态数据实时监测和潜在故障提前诊断的功能。

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1感应加热设备水冷却系统状态监测

1.2.2 工业设备故障预测方法

1.2.3 工业设备无线通信方法

1.3 课题研究目的及意义

1.4 课题需求分析

1.5 课题主要研究内容

1.6 本章小结

2 感应加热设备水冷却系统参数检测方案设计

2.1.1 典型结构分析

2.1.2关键参数分析

2.1.3 常见故障分析

2.2 检测方案设计

2.2.1实验模拟平台结构设计

2.2.2 参数采集点方案设计

2.2.3 传感器结构设计

2.3 本章小结

3 监测系统的通信与数据处理方案设计

3.1.1 通信模块选型与配置

3.1.2 通信频率优化设计

3.1.3 通信可靠性分析与保障

3.2.1 数据解析过程分析

3.2.1 数据解析准确性优化

3.2.2 数据存储方式简化设计

3.3 本章小结

4 状态参数预测模型建立与故障诊断

4.1 各状态参数分析

4.1.1 正常状态流量参数分析

4.1.2 正常状态温度参数分析

4.1.3 故障状态流量参数分析

4.1.4 故障状态温度参数分析

4.2.1 参数预测模型分析

4.2.2 流量参数预测模型试验

4.2.3 温度参数预测模型试验

4.2.4 故障诊断的方法

4.3 本章小结

5 系统软件设计与试验

5.1 云服务器端的软件设计

5.1.1 云服务器配置与整体功能框架

5.1.2 数据接收与解析模块

5.1.3 数据存储模块

5.1.4 分析预测与转发模块

5.2 移动终端的软件设计

5.2.1 软件整体功能框架与工程结构

5.2.2 数据接收与安全保障

5.2.3 预测显示界面设计

5.3.1 系统运行结果展示

5.3.2 系统运行结果分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录

A.作者在攻读硕士学位期间取得的工作成果目录

B.学位论文数据集

致谢