基于LabVIEW的旋转机械转子振动监测系统

采用传感器和信号调理技术对旋转机械转子振动的各种信号进行采集、处理,并利用LabVIEW强大的信号处理、分析和数学运算功能对信号进行显示、分析,实现了在线转子的运转状况的监测,设计出了基于LabVIEW的旋转机械转子振动的监测系统.该系统可连续测量和监视转子振动有关的各类参量:转速、轴振、轴位移等,具有直观的显示界面、强大的信号分析以及数据存储管理功能.能及时识别旋转机械设备的异常状态,保证设备安全可靠地运行,并可以为控制设备运行于最优状态以及早期诊断设备故障提供依据.     

QH8500系列电涡流传感器

１概述 在高速旋转机械振动研究和运行参数测量过程中,非接触测量方法与接触式测量方法相比,能更准确地搜集到转子振动状况的各种参数,与其它类型的位移传感器相比,电涡流传感器具有测量范围宽,抗干扰能力强,不受油污等介质影响,结构简单等优点。因此在大型旋转机械状态临测与故障诊断中得到了广泛的应用。它的主要应用场合有： 轴转速测量 轴位移测量 轴振动和轴的轨迹测量 轴对中测量 轴偏心测量 差胀测量 差胀测量 转子动平衡 轴承油膜厚度测量２工作原理 电涡流传感器采用的是感应电涡流原理,当带有高频电流的线圈靠近被测金属…     

透平压缩机主轴断裂的监测与诊断

透平压缩机组在运行过程中其转子主轴断裂故障的破坏性非常大。对于传统监测诊断转子裂纹普遍都是监测转子的径向振动信号,但通过多年研究发现,利用轴向电涡流位移传感器采集的轴位移信号中的交流动态振动信号,对于监测诊断某些大型转动设备转子轴的裂纹开裂过程更有效。基于上述发现,提出安装轴向电涡流传感器实现透平压缩机转子轴裂纹发展过程的监测,多次成功案例也证明了该方法的有效性。     

光纤传感测量系统在超导转子旋转装置中的应用

介绍了超导转子旋转驱动原理以及应用在超导转子旋转装置中的一种光纤传感测量系统。光纤传感测量系统包括微位移光纤传感器、转速光纤传感器、电机控制光纤传感器和信号读取图形,该系统能够进行转子悬浮微位移和旋转速度的测量并提供转子旋转所需的控制信号。在4.2K低温下进行了转子悬浮旋转实验,超导球形转子悬浮微位移测量分辨率为10μm,转子转速达到了1013rpm。实验结果为进一步应用光纤传感测量系统精确监控超导转子工作姿态提供了参考。     

用转轴径向位置测量法诊断机器故障

用非接触式位移探头和前置放大器构成的旋转机械轴振动监测传感器系统,其输出信号电压包括交流电压分量和直流电压分量两部分。交流电压分量信号用于测量转轴在垂直于其轴心线方向上的一种动态运动,即径向振动。在轴振动监测器上所显示的交流电压信号部分,是以mils或μm为单位表示的轴通频振动位移峰-峰值,目前已作为一种工业标准(如美国API670标准)在工业界得到了广泛的应用。另一部分是直流电压分量信号,这一电压值正比于探头端面与被监测转轴表面之间的间隙值,表明转轴在轴承中的径向位置。在大多数情况下,都没有用上这种有价值的机器运行静态信息。实际上,在机器监测诊断和安全保护方面,测量转轴径向位置和测量转轴轴向位置一样,能提供重要的有关机器转轴的运动信息,也是旋转机械故障诊断的一个重要内容。 在机器运行中,由于联轴器对中的平行度和角度误差,管道和基础变形等引起附加的外部载荷,以及由于密封摩擦、齿轮和轴承热变形、流体力等产生的内部     

基于耦合源误差分析的转子振动信号识别方法

转子振动信号实时监测是保障旋转机械健康运行的关键,转子圆度误差和电涡流位移传感器误差的耦合源误差在以往的研究和振动监测中很少考虑,使得转子振动信号有一定的失真,甚至会引起误判。以实际转子为例,提出了圆度误差测量表达式;测量和分析了两种常用电涡流位移传感器的误差,利用傅里叶拟合方法构建了圆度误差和电涡流位移传感器耦合源误差表达式,建立了耦合源误差与转子振动信号之间的映射关系。提出了点-点法、平均值法与最大值法3种转子振动信号识别方法,3种方法都能有效识别转子振动信号,其中点-点法最精确,识别误差占比约20%;平均值法计算简便,识别误差占比约10%;最大值法偏保守,但可有效避免误判,识别误差占比约32%。     

控制力矩陀螺转子1阶临界转速及轴向振动响应分析

基于转子动力学及谐响应理论,建立了高速转子的有限元分析模型,研究了旋转质量本体辐板倾斜角、轴承预紧力、轴承安装跨距对高速转子1阶临界转速及轴向振动响应的影响。结果表明:转子1阶临界转速随轴承预紧力的增加而增大,随轴承安装跨距的增加而减小,随旋转质量本体辐板倾斜角的增加呈先增大后减小的趋势;高速转子的放大因子随辐板倾斜角和轴承预紧力的增加而增大;轮缘的轴向振动位移响应随轴承预紧力的增加而减小,随辐板倾斜角的增加呈先减小后增大的趋势;轴承安装跨距对高速转子的放大因子和轮缘的轴向振动位移响应的影响较小。     

转子-轴承系统扭转振动在线监测方法研究

由于受机械结构设计局限、材料组织不均匀、制造与装配工艺误差、载荷变化与冲击因素影响,转子-轴承系统会被激起扭转振动。周而复始易引发破坏性扭转共振,使损伤处失效。通过研究国内外扭转振动监测方法,结合实践中方法的设计实现,从测扭传感器、测量对象、信号传输三方面提炼进行比较与分析。从而得出磁电式传感器监测是一种较好的在线监测方法,即在主轴端部安装转速传感器进行测量。提出扭转振动监测方法的关键技术,即功能适用性、信号可靠性、环境适应性、可操作性、长期稳定性与经济适用性。某工况条件下,研究转子-轴承系统试验设备扭转振动在线监测的可行性。试验结果能够测出扭转振动角位移,说明该监测方法可行,满足工程测试要求。     

基于嵌入式多参量传感器的智能轴承

提出了一种新型的基于嵌入式多参量传感器的智能轴承结构。多参量复合传感器包括2个微型振动加速度传感器、2个微型转速传感器和2个微型温度传感器。通过轴承外圈上的槽式结构,将复合传感器与轴承端面进行嵌入式结合,实现对轴承运转过程中水平和垂直地面两方向的振动信号、轴承转速信号、内圈(轴)和外圈温度信号的采集。对其原理样机进行了实验验证,验证结果表明,该智能轴承监测参数准确,其参数监测和故障诊断能力较传统的方式更具优越性。     

双盘裂纹转子非线性响应特性

研究了轴上含有横向裂纹 ,刚性支承带有居中盘和悬臂盘的双盘裂纹转子的非线性动态响应。考虑轴旋转过程中裂纹的开闭 ,推导出双盘裂纹转子的运动方程。采用仿真计算的方法 ,分析了转速、裂纹深度、外阻尼比的变化对响应的影响 ,并且研究了盘的摆振与横向振动的区别。结果表明 ,裂纹转子随转速变化 ,响应会出现丰富的非线性特征 ;裂纹深度的增大 ,会导致系统响应出现分叉与混沌 ;外阻尼可以有效抑制非线性响应 ;盘的摆振对于裂纹的出现 ,较之横向振动 ,包含有明显的高次谐波分量 ,易于识别     

现场设备诊断技术讲座第四讲 旋转机械分类诊断及常见故障判别

一、旋转机械的特点及分类诊断 旋转机械的转子系统,包括转轴及零部件。按转子的工作转速分为柔性转子和刚性转子。前者运行转速高于转子本身一阶自娠频率(即固有频率),后者运行转速低于一阶自振频率。旋转机械产生的振动信号大多是一些周期信号、准周期信号或平衡随机信号。旋转机械的故障特征频率都与转子的转速(或转频)有关,是转子的回转频率及其倍频、分频。因此,重视振     

带缺陷滚动轴承振动响应的循环双频谱分析

由于轴承是构成转动机械最重要和最常用的部件之一，对运用于滚动轴承振动状态的监控技术已进行了广泛地研究。带缺陷滚动轴承的振动响应取决于以下综合因素，即由缺陷类型、轴旋转速度和轴承设计因素决定的频率。这个概念已被许多基于振动信号频谱分析的传统状态监测方法所接受。这些方法假定信号的统计特性是固定的，因此，预测谱峰与潜在缺陷频率是相关的。     

二维全息谱在旋转机械故障诊断中的应用

通过对振动信号的处理、分析发现,旋转机械转子系统的振动信号经幅值谱、功率谱等传统的谱分析方法后,往往除了1倍频外还包括各次谐波及高倍频成份;引起转子系统振动信号中2倍频分量的因素很多,包括不对中、裂纹和电磁干扰等。直接从幅值谱等传统的谱分析方法很难判断2倍频振动分量的性质和原因。研究基于对中性良好的转子试验台,模拟了多种转子系统的故障,研究了二维全息谱以及轴心轨迹在旋转机械轴裂纹故障和碰磨故障诊断中的应用,结果证明所实现算法的有效性。     

开裂纹转子运动稳定性和振动稳态响应分析

对开裂纹转子的运动稳定性和振动稳态响应与裂纹深度、位置及轴的细长比之间的关系进行分析。研究结果表明,裂纹转子不稳定转速区随裂纹的扩展而扩大,在阻尼增大时,不稳定转速区缩小,甚至消失;受重力影响,在次临界转速附近的振动行为包含丰富的与裂纹相关的信息。     

光学位感条纹动态测量理论及实验研究

正论文针对现有单目视觉测量技术不易实现结构三维振动同步测量及转动测量的问题,结合光学相干层析成像技术中通过干涉条纹获取结构三维信息的原理,提出一系列新型光学位感条纹(即对位移变化敏感的条纹)作为振动位移或旋转角位移传感器,以单台高速相机作为探测器,实现结构三维振动位移、转轴三维振动位移、旋转角位移及转速等多维度、多参数的非接触式同步动态测量,形成了光学位感条纹动态测量新方法、理论及系统。主要研究内容及创新点如下。     

电涡流传感器动态响应特性研究

为了提高磁悬浮轴承高频电主轴控制系统中电涡流传感器的动态响应特性,针对恒频调幅式电涡流位移振动传感器,分析了电涡流传感器的基本结构和工作原理,建立了电涡流传感器检测电路数学模型,分析了电涡流传感器动态响应特性与检测线圈谐振回路品质因数 Ｑ 的关系,提出了对电涡流传感器动态响应特性在不影响灵敏度和线性测量范围的情况下进行线性校正的方法,从而使电涡流传感器幅频响应带宽提高一倍甚至几倍以上,相位角的滞后量也可以大大减小,充分满足了对磁悬浮轴承高速转子进行位移和振动的非接触性监测的需要。     

基于视觉位感条纹的转轴裂纹缺陷检测

裂纹缺陷是转轴系统中常见的故障形式,裂纹的呼吸效应会改变转轴的动态特性,使转轴的径向振动信号中出现倍频分量。提出一种基于单目视觉位感条纹振动测量原理的转轴裂纹缺陷检测新方法,可实现转轴振动信号的高效测量和裂纹缺陷的快速检测。分析了含裂纹转轴系统的动力学方程,并系统描述了单目相机成像条件下采用位感条纹图案实现转轴径向二维振动测量的原理,建立了成像位感条纹动态编码参数与转轴径向振动位移之间的数学模型。通过与传统基于两路电涡流传感器测量系统的试验对比分析,验证了本方法测量结果的精确性。分析转轴系统在不同转速下径向振动中的频率分量,当转速接近1/2临界转速时,2倍频信号非常明显,且其幅值接近转频幅值,可实现对于转轴系统中裂纹缺陷的有效检测。     

汽轮发电机组状态监测用振动传感器的选择与安装

汽轮发电机组振动征兆蕴含着机组丰富的状态信息,它在很大程度上反映了机组的健康状况,这是因为任何其它方面(如压力、温度、转子不平衡、轴弯曲以及转轴摩擦、松动等)的变化或故障的发生,均会反映在转轴及轴承的振动征兆中.由于转轴及轴承上的振动信息易于获取,分析的手段也较完善,故目前国内外监测诊断系统大多以监测振动信号为主.机组振动信号的获取是由振动传感器来完成的,振动传感器的选择及安装正确与否,直接影响到监测诊断结果的正确性.     

单盘含裂纹转子系统的非线性响应分析与实验研究

建立含裂纹Jeffcott转子的动力学运动方程。针对裂纹深度对转子系统动态响应的影响及转子盘摆振响应的特点进行仿真计算和试验研究。数值仿真表明，对于较浅的裂纹，系统响应为周期性运动，在某些转速下会出现倍周期运动，同时还出现各种倍频分量。此时的摆振运动常包含激振频率的倍频成分。当裂纹较深时，盘的摆振运动与横向振动都会出现各种非协调响应。试验结果表明，当轴上存在裂纹时，盘的横向振动响应和摆振响应中都会出现高次谐波分量，这些分量虽然从频率成分上讲是相同的，但各分量的大小有明显差异。这些结论对于转子裂纹故障的监测与诊断具有新的意义。     

基础平动激励下的电磁轴承-柔性转子系统振动控制研究

针对基础激励会导致转子碰撞保护轴承,甚至引起系统失稳的问题,对电磁轴承-柔性转子系统在基础平动激励条件下的振动位移响应特性及其控制进行了研究。首先,在基础坐标系中建立了电磁轴承-柔性转子系统的运动方程;然后,以基础加速度为输入信号和LMS变步长算法设计了自适应控制器,根据位移差值自适应调节其输出信号,抑制了系统在该种扰动下的振动位移响应;接着进行了数值仿真,分析了基础平动激励条件下电磁轴承-柔性转子系统的振动位移响应特性,并验证了所设计的自适应控制器在基础平动激励条件下对电磁轴承-柔性转子系统振动的控制效果。研究结果表明:在基础平动激励条件下,电磁轴承-柔性转子系统的振动位移响应与激励频率、激励幅值、激励相位等有关;该自适应控制器能够有效地抑制基础平动激励条件下电磁轴承-柔性转子系统的振动位移响应。