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39600字硕士毕业论文机械毕业论文范文:基于无线传感器概念的旋转机械实时监控系统研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:39600字
论点:传感器,节点,机械设备
论文概述:

本课题的任务主要用于无线传感器技术和信号调理硬件得到旋转机械运行时产生的振动信号。然后,振动信号的实时图形,图表,轴心轨迹图,功率谱等显示在屏幕上帮助工程师分析旋转机械的

论文正文:

第一章引言

1.1简介
近年来,随着科学技术的快速发展和制造业生产率的不断提高。与此同时,各种机械设备正朝着自动化和智能化方向发展。各种高效、多功能、大型机电一体化系统广泛应用于我国各行各业和工业生产中。在这种情况下,新设备的持续投资和实际使用已经显示出以下好处:降低生产成本,提高生产效率,提高产品成品率和合格率。因此,它的能耗也很低,也响应了低碳绿色的号召,在一定程度上改善了员工的工作环境和工作条件。大部分设备都在石化、能源、冶金等行业,如压缩机、涡轮机、发电机组、风扇、挤奶机、转炉、蔬菜、内燃机等[1_7]。这些机电系统和设备是每个部门的关键。如果发生故障,停机时间很长,这不仅影响产量,还会导致整条生产线的停工和严重的人员伤亡。在这种情况下,人们越来越重视机械设备的诊断,其诊断技术也在发展越来越先进的
2.2.1转子
旋转时的未对准通常意味着转子偏离或倾斜于两个相邻轴承的中心线。转子旋转的失准通常可分为支撑转子的轴承失准和联轴器失准。轴承的错位实际上可以反映轴承座轴线和标高中心位置之间的偏差。轴承未对准将重新分配轴系载荷。小载荷轴承容易失稳,也容易改变轴系的临界转速,而大载荷轴承往往会产生较高的谐波振动。联轴器不对中的故障可分为三种类型:偏转角不对中、平行偏转角不对中以及平行偏转角[38]不对中。偏转角度的未对准将会给旋转轴的一部分增加额外的弯矩,以试图减小两个轴的中心线的偏转角度[39]。转子每转一圈,弯矩的方向就会改变一次。因此,偏转角的未对准将增加转子的轴向力,导致转子在轴的方向上以工作频率振动。当平行错位发生时,转子的振动频率将是转子工作频率的两倍。平行偏转角的不对准结合了上述两种情况,使得转子在轴向和径向上振动。。本专业的目标是综合运用各种技术和理论,主动发现和报警一些存在或潜在故障的设备,在发现生产事故之前检查所有症状并采取适当的预防措施。现在是[发展设备监测技术的好机会9],因为在诊断机械设备领域,这项技术不断吸收随着科学技术进步带来的新的创新和发明。近年来,由于机械故障诊断的快速发展,从许多实际效果出发,该技术具有提高生产效率、安全生产和保护现场工人人身安全的优点。它在所有这些方面都发挥了巨大作用。因此,当今的机械设备操作人员和维修工作需要对旋转机械的状态检测方法以及故障诊断的步骤、技巧和解决方案有更全面的掌握和深入的了解。
随着现代科学技术的飞速发展,机械设备状态检测和故障诊断技术在理论和实际应用上都发生了巨大的变化,现在已经引起了广大公众的关注。自上世纪80年代以来,随着计算机的普及以及机器计算的数学理论和方法的结合,特别是快速傅立叶变换算法[11的引入,机械设备振动信号的处理和分析在机械设备故障诊断方法上取得了跨越时代的巨大进步。可以预见,这门源于实际生产和应用,结合现代科学技术发展的新学科将是未来的发展方向。这项技术在一些发达国家发展迅速。中国也注意到了这一点,并投入大量人力和物力来追赶大国的先进技术。经过工程师们的讨论,已出版的文件《[条例》明确指出,中国还应根据生产的实际需要,在设备预防和维护系统综合开发的现代化方面投入更多的研究。机械设备检测是未来20年的重点工程,国家投入巨资,大量人才在研究这一课题。经过几年的努力,取得了许多重要的成果和经验,开发了多种故障诊断系统,并长期应用于相关企业[13]。近年来,无线传感器技术发展迅速。虚拟仪器的概念[14\' 15]也相继被定义和实施。利用各种功能的传感器、多通道实时数据采集卡和高性能计算机,在虚拟仪器编译软件系统的支持下,迅速发展基于虚拟仪器的便携式计算机机器,取代昂贵的专用监控仪器,已成为一种趋势。该仪器具有成本低、集成度高、灵活性强的特点,是本研究的重点。

1.2故障诊断技术

1.2.1故障诊断的含义
所谓故障是指机械设备失去最初规定的性能和要求的状态[16]。还经常将一些处于工作状态的机器称为异常、有缺陷或机械性能下降的故障。有时,事故可以被直接识别为故障。故障诊断是根据状态监测获得的信息,结合机械设备的结构特点、工作原理、运行参数和以前的运行状况,分析、判断和预测机械设备存在或潜在的故障。并通过前面的判断来确定故障的性质、类别、程度和发展趋势[17]。通常,大型旋转机械由两部分组成:产生动力的机器和被驱动的机器。发电机器包括轴流式压缩机、发电机、离心式压缩机等。并且被驱动的机器包括水轮机、燃气轮机、蒸汽轮机、燃气轮机等。这些机器通常被称为大型设备。大型机组广泛应用于石油、化工、钢铁、电力等行业,也是这些企业生产制造的主要机械设备。例如炼油的三个主要设备:主风机、富气压缩机和烟机[18];大型空大型发电厂使用的气体压缩机、水轮发电机和汽轮机、钢铁厂的高炉鼓风机和氧气压缩机等。由于转速高、功率大、压力高、结构复杂、流量大、监测仪器多,对大型机械设备的运行和维护要求很高。因此,机械设备的初始机械设计、制造、使用和其他方面的轻微不当将导致机械设备在工作期间出现不必要的故障。大型机械设备的成本非常高。一旦大型机组设备发生重大故障,整个生产线将完全关闭,给企业和国家造成巨大的经济损失。因此,做好大型机组的状态监测和故障诊断,避免更严重的机械设备损坏事件,减少停机时间,缩短停机时间,减少经济损失,是非常有用的[19]。

第二章旋转机械故障分析

2.1旋转机械概述
旋转机械是指主要依靠旋转动作来完成特定功能的机器。典型的旋转机械包括离心式和轴流式压缩机、风扇、小米、汽轮机、航空空发动机、水轮机、发电机和燃气轮机等。,广泛应用于电力、石化、冶金和航空空航空航天等部门[37]。

2.2旋转机械故障的分类和原因

[8]

第3章监控系统研究的总体框架……18
3.1监控系统设计目标……18
3.2监测系统计划概念……18
3.3监控系统设计框架……19
3.4……20
3.5 br/] 3.5结论……23
第4章无线传感器节点研究……24
4.1无线传感器设计目标……24
4.2传感器节点硬件设计与实现……25 [/溴/]4.3传感器节点的软件设计与实现……31
4.42半抗原5融合节点及上位机硬件结构研究……43
5.1融合节点软件,用于……43
5.2融合节点软件,用于……43
5.3电脑软件汇编……47
5.3.1个人电脑总体框架……47
5.3.2电脑接口和程序图……48
5.4结论……50

结论

近年来,随着测控技术的快速发展和广泛应用。工业现场的各种机械制造设备也向工业自动化和信息化发展。无线传感器测控技术是一个新的研究方向,在各行各业都有非常广阔的应用前景。基于无线传感器的旋转机械实时监控系统可以实现工业现场无人监控,实现远程远程监控。这也减少了视察员的工作量,减少了人力和物力资源,提高了工作效率和监测准确性。从工业生产的实际情况出发,将旋转机械故障诊断技术与无线传感器技术相结合,将机械设备的运行与无线网络相连接,提出了基于无线传感器的旋转机械实时监控系统的研究内容。本文首先研究了国内外无线传感器的发展方向和一些新技术。然后研究了旋转机械中的几种常见故障,并对这些故障的原因、特点、监测方法和步骤进行了研究。最后,结合这两种技术,提出了无线传感器监控系统的设计方案和研究方向。根据无线传感器监控系统的功能需求,采用单片机编程思想。从无线传感器的采集节点、汇聚节点和主机三个方面,具体设计并实现了各个节点的功能需求。
系统从总体结构和功能上大致可以分为三个部分,每个部分都有自己要完成的任务。它实现了工业现场实时数据的采集、数据的传输和聚合以及数据的处理、分析、显示和存储。无线传感器节点的主要功能是收集旋转设备的振动信号,并将这些信号发送到汇聚节点。因此,传感器节点通过编程CC430芯片来实现这两种功能。汇聚节点是传感器节点和主机之间的桥梁,起到连接两者的作用。汇聚节点的主要功能是:与传感器节点建立有效可靠的连接;从上位机接收指令,并将指令信号发送到每个传感器节点;接收每个传感器节点发送的数据信号,对数据信号进行汇总和预处理,然后传输给上位机。上位机起着更重要的作用。它需要控制每个传感器的工作,处理和分析接收到的数据,并在人机交互界面上直观地显示出来。最后,这些数据应该按照一定的要求存储,以便于将来调用和观察。上位机控制系统人机界面简单,操作方便。该系统可以有效地检测和显示工业现场的机械设备。该系统具有良好的可扩展性,具有非常广阔的应用前景和价值。

参考
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