大型旋转机械振动信号测试与分析系统的研制
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摘要
本文介绍了发展设备状态监测技术的目的和意义以及该技术在国内外企业中的应用情况和发展前景。讨论了计算机辅助信号测试与分析系统的一般构成以及大型旋转机械的振动信号的常用分析方法，并在此基础上研制出一套大型旋转机械振动信号测试与分析系统。文章提出了大型旋转机械振动信号测试与分析系统的总体方案，该系统的可以兼容多种不同型号的A/D转换设备，既可以用作现场实时信号监测与记录仪器，也是一种很好的离线分析系统。系统的软件具有如下六大功能：现场数据的采集、历史数据管理、数据分析、远程数据传输、传感器标定、现场动平衡等。数据采集包括组态设置、稳态数据采集和瞬态数据采集；时域分析包括时域波形回放、数字滤波、轴心轨迹分析、解调分析、趋势分析、相关分析。频域分析包括频谱分析、全息谱分析、频谱细化分析。瞬态分析包括瀑布图分析、波德图分析和奈魁斯特图分析等功能。企业可以通过远程数据传输模块上传数据到远程诊断中心，远程诊断中心也可以通过远程数据传输模块向企业返回诊断意见。根据现场动平衡的需要，本文提出了一种不卸试重动平衡方法，该方法可以提高现场动平衡精度，节省现场动平衡实验时间。文中还详细阐述了系统实现的关键技术，包括多种A/D卡的兼容和系统自动识别、不卸试重动平衡方法、数据远程传输的原理与软件实现、系统RS-232通讯口的原理与软件实现。
从系统试用至今，先后作了很多次现场测试实验，各项功能得到了不断改进和完善，测得的数据分析结果准确、操作方便、运算速度快、精度高，满足了用户的要求，得到了用户的好评
The paper illustrates the purpose and meaning to develop the technology of device status monitoring, and the developing foreground and applying status in the state and international enterprise. Discusses the general structure elements of the computer aided signal testing and analyzing system, and the ordinary analyzing method of vibration signal for great rotating machine. A vibration signal analyzing system for great rotating machine is developed based on the methods. The paper designed the general scheme of the system, and the system is compatible with several different A/D converters. The system is not only used as a spot timely signal monitor and memorizing apparatus but also a offline analyzing system. The system software has the following six functions: the spot data sampling, history data management, data analyzing, remote data transmission, the sensor calibrating, the spot dynamic balancing etc. The data sampling module contains the data sampling configuration、transient data sampling and smooth data sampling. The time field analysis module contains the timely wave return、digital filter、axis center track analyzing、demodulation analyzing、trend analyzing、mutual analyzing. The frequency filed analyzing contains the frequency spectrum analyzing、complete information analyzing、frequency room analyzing. The transient analyzing contains the waterfall chart analyzing、bode chart analyzing、polar coordinates chart analyzing. The enterprise can transport vibration data to remote diagnose center by remote data transmission module, the remote diagnose center can send diagnosing results to enterprise by the module. According the facts of the balance spot, a dynamic balance method without remove the testing weights is put forward in the paper for less balance testing time and better balance precise. Several key technology is discussed in the paper such as multiple A/D converter compatibility and A/D type auto identification、dynamic balance method without remove the testing weights、the theory and software reality of remote data transmission、the theory and software reality of RS232 communication interface.
During the testing running of the system, several spot tests made all functions verified and consummated. The CDMS2002 system is testified as a system with precise analyzing results、high calculating speed and easiness to use. It satisfied the need of enterprises and was praised by the users
从系统试用至今，先后作了很多次现场测试实验，各项功能得到了不断改进和完善，测得的数据分析结果准确、操作方便、运算速度快、精度高，满足了用户的要求，得到了用户的好评
The paper illustrates the purpose and meaning to develop the technology of device status monitoring, and the developing foreground and applying status in the state and international enterprise. Discusses the general structure elements of the computer aided signal testing and analyzing system, and the ordinary analyzing method of vibration signal for great rotating machine. A vibration signal analyzing system for great rotating machine is developed based on the methods. The paper designed the general scheme of the system, and the system is compatible with several different A/D converters. The system is not only used as a spot timely signal monitor and memorizing apparatus but also a offline analyzing system. The system software has the following six functions: the spot data sampling, history data management, data analyzing, remote data transmission, the sensor calibrating, the spot dynamic balancing etc. The data sampling module contains the data sampling configuration、transient data sampling and smooth data sampling. The time field analysis module contains the timely wave return、digital filter、axis center track analyzing、demodulation analyzing、trend analyzing、mutual analyzing. The frequency filed analyzing contains the frequency spectrum analyzing、complete information analyzing、frequency room analyzing. The transient analyzing contains the waterfall chart analyzing、bode chart analyzing、polar coordinates chart analyzing. The enterprise can transport vibration data to remote diagnose center by remote data transmission module, the remote diagnose center can send diagnosing results to enterprise by the module. According the facts of the balance spot, a dynamic balance method without remove the testing weights is put forward in the paper for less balance testing time and better balance precise. Several key technology is discussed in the paper such as multiple A/D converter compatibility and A/D type auto identification、dynamic balance method without remove the testing weights、the theory and software reality of remote data transmission、the theory and software reality of RS232 communication interface.
During the testing running of the system, several spot tests made all functions verified and consummated. The CDMS2002 system is testified as a system with precise analyzing results、high calculating speed and easiness to use. It satisfied the need of enterprises and was praised by the users
引文
[1] 韩捷、张瑞林·旋转机械故障机理及诊断技术·机械工业出版社·1997.8
[2] 郭大威，徐桢基·滑动轴承的失效分析·机械工业出版社·1995.8
[3] 徐敏、黄昭毅等·设备故障诊断手册--机械设备状态监测和故障诊断·西安交通大学出版社·1998.10
[4]裴峻峰、杨其俊·机械故障诊断技术·石油大学出版社·1997.4
[5]钟秉林、黄仁·机械故障诊断学·机械工业出版社·1998.7
[6] 中国机械工程学会设备维修分会、设备诊断技术委员会主编·全国设备诊断技术学术会议--'97论文集·兵器工业出版社·1997.10
[7] 严可国，魏克严、李植等·大型旋转机械监测保护故障诊断系统（上、下册）·美国本特利公司北京办事处·1994.5
[8]邝朴生、蒋文科、刘刚、刘淑霞·设备诊断工程·中国农业科技出版社·1997.8
[9]陈克兴、李川奇·设备状态监测与故障诊断技术·科学技术出版社·1991.8
[10]张安华·机电设备状态监测与故障诊断技术·西北工业大学出版社·1995.3
[11]张国斌、姜兴渭·客户机/服务器：监测诊断系统最佳结构模式·振动工程学报·1998.11增刊
[12]黄文虎、夏松波、刘瑞岩·设备故障诊断原理、技术及应用·科学出版社·1996
[13]魏小勇、张根度·Windows NT环境下远程诊断系统的实现·计算机工程·Vol.25 No.7 1999.7
[14] 陈希、楼佩煌·基于Internet的远程FMS故障诊断系统研究·南京航空航天大学学报·Vol.32 No.1 2000.2
[15]何岭松、王峻峰·工程测试课程网络远程教学系统研究·华中理工大学学报·1999.11
[16] 谢志江、唐一科、李远友·转子现场双面动平衡的不卸试重平衡法·重庆大学学报Vol.25 No.9 101-103
[17] 谢志江、王毅、李远友 基于Internet的设备远程故障诊断系统的研究·2002年全国振动（诊断、模态、噪声与结构动力学）工程及应用学术会议论文集 306-309
[18] 谢志江·设备状态监测与故障诊断技术·重庆大出版社·1997.2
[19] 谢志江、李远友、王毅·基于RS-485网络的大型热轧机组运行参数监测诊断系统 2002年全国振动（诊断、模态、噪声与结构动力学）工程及应用学术会议论文集 254-258
[20] 张莉、袁楚明、陈幼平、周祖德·设备远程诊断系统的建立及实现技术·华中理工大学学报·Vol.27 No.12 1999.12
[21] 高雷、胡觉凡·机械机组状态监测诊断系统网络化的研究·重型机械·No.1 1999
[22] 唐一科·用振幅测量原理研究机器刚性转子现场双面动平衡问题的新方法·重庆大学学
报·Vol.27 No.4 1989
[23] 黎洪生、何岭松、史铁林、杨叔子、李知践·基于B/S的远程故障诊断专家系统研究·武汉工业大学学报·Vol.21 No.4 1999.8
[24] 蔡肖兵、黄昭毅、余琪·试论远程诊断与设备诊断医院的设想·中国设备管理·1995.9
[25]肖江涛·烧结抽烟机在线监测诊断系统的研制·重庆大学硕士论文·1999.
[26] Jonas Berge.Fieldbus Control System. Advances in Instrumentation and Control. Vol.51.1996
[27] Technical Overview: Fieldbus Foundation. 1996
[28] Gerald Schickhuber，Oliver McCarthy. Distributed fieldbus and control network systems. Computing ＆ Control Engineering Journal.1997.8.
[29]美 Hahn.H·希望图书创作室译·Internet参考大全·宇航出版社·1998.6
[30]王文利、段宝岩、刘宏·基于网络的机械设备远程监测与故障诊断·制造业自动化·Vol.21 No.4 1999.8
[31]David Bennete·徐军·Visual C++ 5 开发人员指南·机械工业出版社，1998.9
[32]雷斌、杨建华、黄超、何斌·Visual C++ 6.0网络编程技术·人民邮电出版社·2000.1
[33] 杨旭、谢志江·Windows 95 下在线实时系统的实现方案·重庆邮电学报·1999.12
[34]美Ben Ezzell、Jim Blaney·郝启堂、曹康译·Windows NT4/Windows 95高级开发指南·电子工业出版社·1997
[35]美David J. Kruglinski·潘爱民、王国印译·Visual C++技术内幕·清华大学出版社·1999.1
[36]胡俭、丘宗明、游建设·精通Visual C++ for Windows 95/NT·电子工业出版社·1997.5
[37]美Kate Gregery·前导工作室译·Visual C++6开发使用手册·机械工业出版社·1999.2
[38]美Michael J. Young·丘仲潘译·Visual C++6从入门到精通·电子工业出版社·1999.1
[39] 李博轩·Visual C++ 网络及Internet开发指南·清华大学出版社·2000.7
[40] Douglas E. Comer·Internetworking With TCP/IP Vol. I: Principles, Protocols, and Architecture (Third Edition)·PRENTICE HALL PUBLISH COMPANY·1998.4
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