旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)分析虛擬儀器研制及階比分析研究.pdf

1、振動(dòng)分析是旋轉(zhuǎn)機(jī)械性能測(cè)試、狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障診斷的有效方法。傳統(tǒng)的振動(dòng)分析儀器功能固定,沒有針對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)試分析的特定功能,如遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、時(shí)頻分析、階比分析等。另外我國高檔的臺(tái)式儀器,如數(shù)字濾波器、頻譜分析儀等還主要依靠進(jìn)口,當(dāng)測(cè)試臺(tái)需要儀器套數(shù)較多時(shí)需要不菲的經(jīng)費(fèi)投入。采用虛擬儀器技術(shù)能夠快速構(gòu)建滿足旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)試需求的專業(yè)儀器,并且實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的分析方法分析振動(dòng)的非平穩(wěn)信號(hào),以獲取系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性能參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。由于虛擬儀器基

2、于軟件實(shí)現(xiàn),因此能夠方便地修改儀器原有功能或添加新功能,完成儀器的升級(jí),還能通過安裝在不同的計(jì)算機(jī)上讓多臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析儀的功能,可以節(jié)約大量的儀器成本。論文展開的主要工作如下:
　　 (1)基于LabVIEW開發(fā)平臺(tái),設(shè)計(jì)了一套振動(dòng)分析虛擬儀器,實(shí)現(xiàn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)的振動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與離線分析。與傳統(tǒng)儀器相比,除了具有一般的頻譜分析功能外,還配備了用于非平穩(wěn)信號(hào)處理的小波分析,能夠更好地提取發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下的振動(dòng)特征。結(jié)合試驗(yàn)現(xiàn)

3、場(chǎng)的需求,設(shè)計(jì)了儀器在線總量檢測(cè),超限自動(dòng)保存的功能,為事后的故障診斷提供依據(jù)。
　　 (2)在虛擬儀器軟件的設(shè)計(jì)過程中注重編程規(guī)范、軟件的運(yùn)行效率以及可靠性?？傮w設(shè)計(jì)中完成儀器界面的規(guī)劃,采用生產(chǎn)消費(fèi)結(jié)構(gòu)搭建程序框架；各功能設(shè)計(jì)則采用模塊化的方法分類做成子程序,其中利用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通訊,通過動(dòng)態(tài)鏈接庫實(shí)現(xiàn)VC++編寫的瀑布圖在LabVIEW中的調(diào)用。針對(duì)儀器的功能和性能要求,設(shè)計(jì)和仿真了各種典型的測(cè)試用例,全

4、面驗(yàn)證儀器的各項(xiàng)指標(biāo)。結(jié)果表明,論文設(shè)計(jì)的虛擬儀器完全滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分析的需求,可以應(yīng)用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)。
　　 (3)鑒于階比分析能夠有效地應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械啟停過程非平穩(wěn)信號(hào)的監(jiān)測(cè),研究了階比分析中的關(guān)鍵技術(shù)--轉(zhuǎn)速的估計(jì)。針對(duì)目前小波脊線提取效率低下的狀況,研究了小波脊線提取的新方法,通過直接積分逐點(diǎn)迭代運(yùn)算,快速而準(zhǔn)確的提取了多分量的小波脊線。將小波脊線與旋轉(zhuǎn)機(jī)械參考軸的瞬時(shí)頻率聯(lián)系起來,通過對(duì)原信號(hào)的等角度重采樣再