發(fā)布時間：2017-10-28 16:32

  本文關鍵詞：振動、位移及轉速校驗分析儀的設計與實現(xiàn)

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【摘要】：隨著旋轉機械在工業(yè)化生產(chǎn)中的大量使用,尤其是在我國的電力、化工、石油、冶金等重要工業(yè)領域。確保旋轉機械的正常工作是安全生產(chǎn)的一個重要方面。由于生產(chǎn)機組正朝著大型化、高速化和自動化的方向發(fā)展。機組越大運轉速度越高其作用的能量就越大。一旦出現(xiàn)事故,不僅會造成設備的損壞甚至會發(fā)生嚴重的人員傷亡事故,進而給企業(yè)造成巨額經(jīng)濟損失。因此大型旋轉機組都配有狀態(tài)監(jiān)測和保護系統(tǒng),而對該監(jiān)測和保護系統(tǒng)的可靠分析和校驗就成為一個值得關注的重要課題。傳統(tǒng)的檢驗設備和校驗方法存在費用高、周期長、操作復雜、功能單一、自動化程度低等缺點。給現(xiàn)場應用帶來極大不便。本課題通過巧妙的設計;運用先進的嵌入式技術;實現(xiàn)了一個多功能、自動化的分析校驗設備。主要內(nèi)容有:1、了解分析旋轉機械需要監(jiān)測的各種狀態(tài)及其物理意義,深入分析了狀態(tài)監(jiān)測中最核心的振動部分及振動分析中常用的理論方法。介紹了行業(yè)中常用的傳感器、變送器、儀表、校驗儀。本文分析校驗的對象就是傳感器、儀表和他們的系統(tǒng)。2、結合上述的分析和市場需求的反饋,設計了本校驗儀的功能和結構。采用模塊化設計,主要有標準物理信號(位移、振動、轉速)發(fā)生裝置、物理信號轉電信號的標準傳感器配置、電路的信號預處理模塊、信號的AD轉換模塊、DSP數(shù)字信號處理模塊和ARM的人機界面模塊。簡述了電路進行可靠性設計和調(diào)試的方法。3、介紹了本課題中基于6410核心板的嵌入式linux系統(tǒng)開發(fā);DSP信號采集處理部分的主要功能和軟件開發(fā);FPGA的實時轉速計算的實現(xiàn)和鍵相信號的實時輸出及對AD信號進行同步、整周期、等分256點采樣和FIFO高速緩存。系統(tǒng)實現(xiàn)了對位移、振動、轉速系統(tǒng)的分析校驗,實現(xiàn)了對渦流傳感器靜態(tài)與動態(tài)特性的全自動化校驗。4、最后結合了對MMS6000狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的實際校驗數(shù)據(jù),重點針對位移、振動、轉速系統(tǒng)及PR6423電渦流傳感器的校驗分析。驗證了本校驗系統(tǒng)的可靠性、準確性。校驗儀振動輸出精度可達1um,轉速輸出精度可達0.01%(10000轉內(nèi)),位移輸出精度可達0.01mm。本課題所設計完成的多功能校驗儀,輸出信號精準、穩(wěn)定,能夠較好地模擬旋轉機械運行的狀態(tài)。該校驗儀有效地解決了傳統(tǒng)校驗設備操作復雜、功能單一、自動化程度低的問題。具有較高的使用價值,對現(xiàn)場檢修旋轉機械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和故障分析系統(tǒng)有重要的指導意義。
【關鍵詞】：振動 位移 轉速 TSI校驗儀 嵌入式系統(tǒng)
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH17
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 英語縮略語11-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 課題背景12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本課題研究的內(nèi)容14-15
• 1.4 本文的組織結構15-17
• 第二章 旋轉機械狀態(tài)監(jiān)測和校驗方法研究17-29
• 2.1 旋轉機械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)概述17
• 2.2 旋轉機械各監(jiān)測狀態(tài)量和物理意義17-20
• 2.3 旋轉機械監(jiān)測中所使用的傳感器和儀表20-26
• 2.3.1 旋轉機械監(jiān)測中的測量傳感器20-23
• 2.3.2 旋轉機械監(jiān)測中的測量儀表23-24
• 2.3.3 旋轉機械監(jiān)測中的校驗儀24-25
• 2.3.4 旋轉機械監(jiān)測中的故障診斷系統(tǒng)25-26
• 2.4 振動和旋轉機械振動的研究26-27
• 2.5 旋轉機械振動的分析技術27-28
• 2.6 本章小結28-29
• 第三章 多功能校驗儀的硬件設計29-56
• 3.1 市場對校驗儀的功能需求29
• 3.2 系統(tǒng)標準電渦流傳感器的設計29-35
• 3.2.1 電渦流傳感器工作原理29-32
• 3.2.2 電渦流傳感器工作性能及特點32-35
• 3.3 校驗儀的結構及硬件設計35-49
• 3.3.1 系統(tǒng)的電源設計38-39
• 3.3.2 信號預處理電路的設計39-41
• 3.3.3 AD數(shù)模采樣41-43
• 3.3.4 FPGA電路43
• 3.3.5 DSP電路43-45
• 3.3.6 ARM電路45-47
• 3.3.7 網(wǎng)絡接口電路47
• 3.3.8 CAN通訊和485通訊電路47-49
• 3.4 系統(tǒng)的可靠性設計49-52
• 3.4.1 原理圖可靠性設計49-50
• 3.4.2 PCB可靠性設計50-52
• 3.5 系統(tǒng)硬件電路的調(diào)試52-55
• 3.6 本章小結55-56
• 第四章 校驗儀系統(tǒng)軟硬件開發(fā)56-76
• 4.1 基于6410核心板的嵌入式linux系統(tǒng)開發(fā)56-63
• 4.1.1 linux系統(tǒng)下校驗儀的應用軟件57-58
• 4.1.2 靜態(tài)校驗軟件設計58-60
• 4.1.3 動態(tài)校驗軟件設計60-63
• 4.2 DSP軟件開發(fā)63-70
• 4.2.1 DSP軟件工作流程64-65
• 4.2.2 DSP內(nèi)部AD的數(shù)據(jù)采集65-68
• 4.2.3 DSP的數(shù)據(jù)通訊68-70
• 4.3 FPGA程序開發(fā)70-75
• 4.3.1 FPGA的SPI通訊實現(xiàn)71-72
• 4.3.2 FPGA實時轉速計算實現(xiàn)72-73
• 4.3.3 FPGA的AD采樣控制實現(xiàn)73-75
• 4.4 本章小結75-76
• 第五章 多功能校驗儀的測試與驗證76-83
• 5.1 EPRO MMS6000框架系統(tǒng)的組成及特點76-77
• 5.2 位移系統(tǒng)的校驗77-78
• 5.3 振動系統(tǒng)的校驗78-79
• 5.4 轉速系統(tǒng)的校驗79-80
• 5.5 PR6423渦流傳感器進行校驗80-82
• 5.5.1 PR6423全自動的靜態(tài)特性校驗80-81
• 5.5.2 PR6423全自動的動態(tài)特性校驗81-82
• 5.6 本章小結82-83
• 第六章 總結與展望83-86
• 6.1 工作總結83-84
• 6.2 展望84-86
• 參考文獻86-89
• 致謝89-90
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文90

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本文編號：1109084