基于虛擬儀器的水電機組振動狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與開發(fā)

【摘要】： 本文以水輪發(fā)電機組振動為研究對象,詳細分析了振動監(jiān)測的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。通過分析、整理、歸納水輪發(fā)電機組振動理論,水輪發(fā)電機組的振源以及振動信號的分析與數(shù)字信號處理技術(shù),為振動狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設計奠定了基礎。 選用虛擬儀器為水電機組狀態(tài)監(jiān)測的開發(fā)平臺。通過分析虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢,結(jié)合水電機組振動監(jiān)測系統(tǒng)的需求,提出了較詳細的系統(tǒng)設計思想及實現(xiàn)方法,研究了模塊化軟、硬件及其功能結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法,完成了基于虛擬儀器的水輪發(fā)電機組振動在線監(jiān)測系統(tǒng)。 系統(tǒng)軟件部分共分為數(shù)據(jù)采集、在線數(shù)據(jù)分析、機組振動試驗、數(shù)據(jù)庫管理、歷史報表、遠程通訊六大模塊,以實現(xiàn)對水電機組振動的實時數(shù)字化采集、監(jiān)測、分析、存儲、試驗及遠程診斷功能。軟件中研究了信號時域、頻域分析以及圖像控件在LabVIEW的實現(xiàn)方法,并將功率譜、軸心軌跡等圖以三維效果圖顯示出來,使數(shù)據(jù)分析的結(jié)果更加直觀化。另外數(shù)據(jù)庫管理模塊關系到整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可行性與穩(wěn)定性,而這些數(shù)據(jù)是掌握和判斷機組運行狀態(tài)的重要依據(jù),因而本文對此模塊做了進一步更為詳細的設計。 在開發(fā)過程中本人對同步采樣、周期數(shù)組、數(shù)據(jù)表單制定、數(shù)據(jù)存儲、壓縮、篩選、報表生成、遠程通信等問題提出了可行的解決方案。 本系統(tǒng)具有友好的人機界面、高速穩(wěn)定處理單元、強大的數(shù)據(jù)分析處理功能、海量數(shù)據(jù)庫存儲、開發(fā)周期短、易于維護和擴展性好等特點。通過試驗表明,該系統(tǒng)具有很高的可靠性和穩(wěn)定性,具備良好的應用前景。 【關鍵詞】：水電機組 振動 虛擬儀器 狀態(tài)監(jiān)測
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TV737
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 本課題的意義與目的9-10
• 1.2 監(jiān)測診斷技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 監(jiān)測診斷技術(shù)的發(fā)展歷程10-11
• 1.2.2 振動監(jiān)測診斷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展趨勢13-14
• 1.4 本文的主要工作14-15
• 2 水力機組振動機理、監(jiān)測對象及監(jiān)測方法15-24
• 2.1 水輪發(fā)電機組振動機理15-18
• 2.2 水輪發(fā)電機組振動監(jiān)測對象18-19
• 2.3 水輪發(fā)電機組振動監(jiān)測方法19-24
• 2.3.1 大軸狀態(tài)監(jiān)測19-21
• 2.3.2 機殼振動監(jiān)測21
• 2.3.3 相位監(jiān)測21-22
• 2.3.4 轉(zhuǎn)速監(jiān)測22
• 2.3.5 軸心軌跡與軸心位置的測量22-24
• 3 振動信號的分析與數(shù)字信號處理技術(shù)24-32
• 3.1 時域信號分析24-27
• 3.1.1 波形分析24
• 3.1.2 指標因數(shù)24-25
• 3.1.3 統(tǒng)計分析方法25-26
• 3.1.4 相關分析26-27
• 3.2 頻域信號分析27-32
• 3.2.1 快速傅立葉幅值譜分析28-29
• 3.2.2 小波加窗函數(shù)分析29-30
• 3.2.3 功率譜分析30
• 3.2.4 極坐標圖分析30-31
• 3.2.5 瀑布圖分析31-32
• 4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設計32-39
• 4.1 系統(tǒng)需求分析32
• 4.2 系統(tǒng)設計思想32-33
• 4.3 開發(fā)平臺選擇33-39
• 4.3.1 虛擬儀器技術(shù)概述34
• 4.3.2 LabVIEW開發(fā)平臺介紹34-36
• 4.3.3 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比較的優(yōu)勢36-37
• 4.3.4 虛擬儀器在水輪機振動測試的應用37-39
• 5 水輪發(fā)電機組振動監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設計39-47
• 5.1 振動監(jiān)測標準及振動監(jiān)測的測點選擇39-42
• 5.1.1 水輪機組的振動標準39
• 5.1.2 振動監(jiān)測及測點的選擇與布置39-40
• 5.1.3 硬件總體布局40-42
• 5.2 傳感器的選擇42-44
• 5.2.1 電渦流傳感器42-43
• 5.2.2 振動速度傳感器43-44
• 5.2.3 壓力及脈動和差壓傳感器44
• 5.3 信號調(diào)理44-45
• 5.4 信號采集卡45-46
• 5.5 控制機系統(tǒng)46-47
• 6 水輪發(fā)電機組振動監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設計與開發(fā)47-65
• 6.1 數(shù)據(jù)采集模塊49-51
• 6.2 在線數(shù)據(jù)分析模塊51-54
• 6.3 機組振動試驗模塊54-55
• 6.4 數(shù)據(jù)庫管理模塊55-63
• 6.4.1 水電機組狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的設計特點55-56
• 6.4.2 水電機組狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫設計原則56-57
• 6.4.3 數(shù)據(jù)庫表單設計57-60
• 6.4.4 LabVIEW數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)方法60-63
• 6.5 歷史報表模塊63
• 6.6 遠程通訊模塊63-65
• 7 模型機組振動應用結(jié)果65-70
• 7.1 機組參數(shù)65
• 7.2 測點的總體配置65-70
• 7.2.1 試驗設備65-66
• 7.2.2 測點布置66
• 7.2.3 試驗項目、測試數(shù)據(jù)和結(jié)果分析66-70
• 8 結(jié)論與展望70-72
• 8.1 總結(jié)70
• 8.2 發(fā)展與展望70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-75

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