基于FPGA的大型旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研制.pdf

1、大型旋轉(zhuǎn)機械是國民生產(chǎn)和生活中的關(guān)鍵設(shè)備,對這類設(shè)備開展現(xiàn)代化的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷,以保障其長期穩(wěn)定工作和安全運行,從而保障國民經(jīng)濟高速發(fā)展和人民生活穩(wěn)定具有十分重要的意義。本論文結(jié)合國家高技術(shù)863項目“超臨界、超超臨界大型汽輪發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)及其系統(tǒng)研究(項目批準(zhǔn)號:2008AA04Z410)”,對以大型汽輪發(fā)電機組為代表的大型旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開展了研究,分析了大型旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測的需求,重點研究了

2、轉(zhuǎn)子振動信號整周期采集技術(shù),并在此基礎(chǔ)上,采用當(dāng)代先進的FPGA和A/D轉(zhuǎn)換等電子測量技術(shù),研制了一套基于FPGA和PC104總線的大型旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),該系統(tǒng)能采集多種類型的機械狀態(tài)信號,包括:轉(zhuǎn)子振動信號和鍵相信號、慢變信號以及開關(guān)信號,并且具有體積小、功能強、模塊化、可擴展等特點。論文各章節(jié)內(nèi)容安排如下:
　　 第一章主要闡述了大型旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷研究的重要意義,分析了數(shù)據(jù)采集在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中的重要地位,

3、介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展歷程和國內(nèi)外狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況,提出了本文的課題背景與研究內(nèi)容。
　　 第二章分析了旋轉(zhuǎn)機械的狀態(tài)特征參量,設(shè)計了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體方案,該方案可以滿足振動及鍵相信號、慢變信號和開關(guān)信號等幾類信號的采集需求。介紹了數(shù)據(jù)采集的基本理論以及在系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)中使用的FPGA技術(shù)和PC104總線技術(shù),最后重點研究了轉(zhuǎn)子振動信號的整周期采集技術(shù)。
　　 第三章設(shè)計了旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子振動信號數(shù)據(jù)采集系

4、統(tǒng)的總體方案,分析了電渦流傳感器測量振動信號的特點,研制了振動及鍵相信號調(diào)理電路和基于FPGA的轉(zhuǎn)子振動信號多通道同步整周期數(shù)據(jù)采集卡。分析了振動信號采集卡的軟硬件方案,對硬件選型和電路設(shè)計進行了探討,對控制軟件各模塊進行了詳細分析和設(shè)計,開發(fā)了基于LabVIEW語言的振動信號數(shù)據(jù)采集卡測試軟件。
　　 第四章設(shè)計了慢變及開關(guān)信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體方案,研制了基于FPGA的慢變及開關(guān)信號數(shù)據(jù)采集卡,討論了該采集卡的軟硬件方案,設(shè)

5、計開發(fā)了該采集卡的硬件電路和控制軟件,采用LabVIEW語言開發(fā)了該采集卡的測試軟件。
　　 第五章利用信號發(fā)生器、示波器、工業(yè)控制計算機等設(shè)備,構(gòu)建了測試系統(tǒng),對振動及鍵相信號調(diào)理電路、基于FPGA的轉(zhuǎn)子振動信號多通道同步整周期數(shù)據(jù)采集卡、基于FPGA的慢變及開關(guān)信號數(shù)據(jù)采集卡開展了測試實驗,對測試結(jié)果進行了分析,最后介紹了該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在TSI中的應(yīng)用情況。
　　 第六章對全文的工作進行了總結(jié),對未來的工作提出了展望