往復式壓縮機是許多行業(yè)的關鍵生產設備,一旦因故障而停機將會造成巨大的損失,所以構建往復式壓縮機故障診斷系統(tǒng)具有重要的意義。 本文詳細論述了基于嵌入式系統(tǒng)的便攜往復壓縮機故障診斷系統(tǒng)的軟硬件設計和對非線性系統(tǒng)基于參數(shù)辨識的故障診斷方法,它們也適用于其它的機械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。 在簡要介紹往復式壓縮機工作原理的基礎上,分析總結了用來描述壓縮機工作狀態(tài)的方法,針對壓縮機的典型故障給出監(jiān)測方案。 分析比較了在線和離線這兩種狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)形式,結合實際生產情況,選擇離線的方式建立便攜式往復壓縮機故障診斷系統(tǒng)。接著在前面總結的典型故障監(jiān)測方法的基礎上選擇被測物理量,確定測點的位置,建立往復式壓縮機的離線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。 對數(shù)據(jù)采集方法進行了討論,詳細論述了基于嵌入系統(tǒng)的便攜式離線壓縮機故障診斷儀器的硬件和軟件設計,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速采樣和實時處理。 針對往復機械沖擊較大,采樣時間序列非線性現(xiàn)象顯著的情況,設計了利用采樣數(shù)據(jù)建立門限自回歸模型(TAR)和雙線性時序模型(BM)的數(shù)據(jù)處理軟件,并基于此類模型討論系統(tǒng)參數(shù)辨識和故障診斷方法。通過對仿真和實測數(shù)據(jù)使用該方法進行分析,驗證了方法的有效性。 最后,對系統(tǒng)的優(yōu)缺點和需要改進之處進行了討論,并對將來的研究作了分析和展望。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2005
【中圖分類】：TH45
【部分圖文】：

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文3 系統(tǒng)硬件設計言一章中已經論述了對往復式壓縮機必須采用多種監(jiān)測手段進行監(jiān)測，建的監(jiān)測系統(tǒng)比較復雜。為了降低這種復雜性，必須仔細規(guī)劃系統(tǒng)的擇一個簡單合理的設計方案。儀器要求小型便攜，可以實時采集，分析和處理信號，而且能夠同時（約 40KHZ）等高頻信號。整套系統(tǒng)基于 PC104 總線，由 CPU 模塊，數(shù)信號調理模塊，電源模塊，液晶顯示模塊，傳感器、電池, 以及分析統(tǒng)組成如下圖所示：

效減小混頻效應。但由于包絡檢波電路中已經包括一個低通濾波電路，且其能滿足系統(tǒng)的性能要求故合二為一。在本調理電路中有關檢波和低通濾波的電路主要圍繞美國 BB 公司的 OPA404K高性能四運算放大器展開。為了提高電路信號的輸出特性通常在電路的末端放置一個電壓跟隨器，該電路主要是利用了放大器的高輸入阻抗低輸出阻抗特性，提高了電路的負載能力改善了其輸出特性。為了兼顧信號標定的要求特在電路的最后一級增加由高性能通用運算放大器 OP07E 組成的同向放大電路。包絡檢波信號調理電路主要包括程控可調增益放大，帶通濾波，濾直檢波，低通濾波，同向放大等電路。1、前置放大器，需要能夠可調電壓增益。最簡單的電路可利用一般的運算放大器外接多組電阻并用跳線開關，選通其中一組工作來實現(xiàn)。但這種電路由于跳線開關接觸電阻電容的存在，以及電阻的誤差電路的放大增益，會出現(xiàn)較大的誤差，但是如果使用可編程增益放大器，則可有效解決此問題。Burr-Brown 公司的可編程增益放大器 PGA207P，可實現(xiàn) 1，2，5，10 四組增益值，它有兩個控制信號輸入端，對A 和 A1 輸入不同的電平組合即可實現(xiàn)不同的電壓增益。具體用法如下圖所示：

所以可以通過選擇高階的濾波器來解決。切比雪夫型濾波器阻，但通帶內幅頻特性有 1～3dB 的波紋。貝塞爾型濾波器具有線性的相頻特性較差。實際上具有理想的幅頻特性的濾波器是很難實現(xiàn)的，只波器的幅頻特性去逼近理想的。常用的逼近方法是巴特沃斯(Butterw響應和切比雪夫(Chebyshev)等波動響應法。巴特沃斯型濾波器和切比正是分別采用以上兩種方法而構成的，鑒于切比雪夫型濾波器通帶內并根據(jù)設計要求本次設計中選擇四階巴特沃斯型帶通濾波器而不采用波器。的標準化的帶通濾波器如巴特沃斯 Butterworth,貝塞爾 Bessel 契比ev 等均是由電阻電容及運算放大器組成，電阻電容的值可按所使用的標或用相應公式計算得到。采用運放設計的濾波器雖然也可獲得較好的成濾波器的精度高和穩(wěn)定性好。MAXIM 公司的 MAX274MAX275 分別是通和 2 階 2 路集成濾波器。這兩種芯片的工作原理及性能是一致的，區(qū)別 4 路，一個只有 2 路。本電路中濾波器采用 MAX275 芯片由兩個二階組波器。
【參考文獻】

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本文編號：2867418