旋轉(zhuǎn)機械振動分析虛擬儀器研制及階比分析研究.pdf

1、振動分析是旋轉(zhuǎn)機械性能測試、狀態(tài)監(jiān)測以及故障診斷的有效方法。傳統(tǒng)的振動分析儀器功能固定,沒有針對旋轉(zhuǎn)機械振動測試分析的特定功能,如遠程數(shù)據(jù)傳輸、時頻分析、階比分析等。另外我國高檔的臺式儀器,如數(shù)字濾波器、頻譜分析儀等還主要依靠進口,當(dāng)測試臺需要儀器套數(shù)較多時需要不菲的經(jīng)費投入。采用虛擬儀器技術(shù)能夠快速構(gòu)建滿足旋轉(zhuǎn)機械振動測試需求的專業(yè)儀器,并且實現(xiàn)先進的分析方法分析振動的非平穩(wěn)信號,以獲取系統(tǒng)的設(shè)計性能參數(shù)和運行狀態(tài)參數(shù)。由于虛擬儀器基

2、于軟件實現(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,還能通過安裝在不同的計算機上讓多臺計算機實現(xiàn)信號分析儀的功能,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,設(shè)計了一套振動分析虛擬儀器,實現(xiàn)渦輪發(fā)動機試驗的振動遠程監(jiān)測與離線分析。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)信號處理的小波分析,能夠更好地提取發(fā)動機運行狀態(tài)下的振動特征。結(jié)合試驗現(xiàn)

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

4、面驗證儀器的各項指標(biāo)。結(jié)果表明,論文設(shè)計的虛擬儀器完全滿足現(xiàn)場測試分析的需求,可以應(yīng)用于渦輪發(fā)動機試驗的振動監(jiān)測。
　　 (3)鑒于階比分析能夠有效地應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機械啟停過程非平穩(wěn)信號的監(jiān)測,研究了階比分析中的關(guān)鍵技術(shù)--轉(zhuǎn)速的估計。針對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,通過直接積分逐點迭代運算,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)機械參考軸的瞬時頻率聯(lián)系起來,通過對原信號的等角度重采樣再