小型转子振动模拟实验系统的设计 毕业论文.doc

毕业设计 题 目 学 院 专 业 班 级 机自0705 学 生 学 号 指导教师 二〇一 一 年 月 日 越来越多的涡轮转子结构复杂，所表现出来的振动行为更不稳定。传统的谱分析与轴心轨道的诊断方法有一些缺陷，不能反映基础的转子动态变形。涡轮转子系统的实时监测和转子系统的故障检测与诊断线上实施振动模式的新方法，不仅具有较高的理论价值，而且具有重要的工程意义。[3] 随着微电子技术、信号检测与处理技术、计算机技术、网络通信技术以及控制技术的飞速发展，各种面向复杂应用背景的多传感器系统大量涌现。在这些多传感器系统中，信息表现形式的多样性、信息数量的巨大性、信息关系的复杂性，以及要求信息处理的及时性、准确性和可靠性都是前所未有的。多传感器信息融合技术最早产生于航空电子学上的雷达目标识别问题，后来逐渐推广并应用到智能制造、过程监测、材料成型和处理、机器人、导航、遥感，以及经济和人为系统等研究领域。 传统的旋转机械状态监测和故障诊断为基础往往单通道信号的幅度来确定设备的运行状态，当超过一定幅度的预设值，单位将报警或停机。但在实际生产中，一些轻监视器状态为绿色时（正常），单元操作已经显然出现不正常现象。因为只有单一传感器获取局部的信号，片面的信息环境的特点，并且获得十分有限的信息量，但是，转子作为一个空间物体，它的振动必须属于在空间领域的范畴，三向振动每一部分的三维坐标，可以只使用了转子的完整描述和有无数的横截面。显然，用一个传感器测量信号无法描述的转子振动空间，转子振动不能提供完整的信息。在与双通道信号是同源信号对同一路段，使振动的两个方向，必须有一些什么样的关系，传统的方法是在一个孤立的振动方向，一些重要信息，如不可避免的损失分析作为轨道，进动方向，最大振动矢量等，这些信息往往是在监测和诊断中起着重要的作用。 目前，涡轮现场实验，实验室模拟方法和计算机模拟是研究汽轮机组故障机理的方法。现场试验是模拟实际单位具体故障在线检测的故障信号，提取一个故障的标志。这种研究方法具有征兆故障关系明确、高逼真度故障状态的优势。但是，这种方法具有作为背景的噪声大，风险大，成本高的缺点。实验室研究是先设立一个单位，即模拟试验床物理模型。然后在模拟试验台模拟机故障模拟故障信号，故障情况检测，提取故障特征，以建立故障征兆和故障之间的映射。这种方法克服了野外实验的缺点，是广泛使用的故障研究方法。 1.2国内外转子振动测量系统的发展及现状 据德国《电技术杂志》 ( E lektrotechn ik)报道， 最近开发出一种新颖的双转子感应电( DRIM ) 结构上与一般的交流感应电机( ACIM )差别很大。当磁极数少( 例如二极) 的电机运行时，绕组的漏电感能减少到一般IM 的70% ~ 80% ，而DRIM 的效率和功率则可增加到较高值。DRIM 具有特殊的定子和双转子结构， 定子的外表面和内表面均加工有齿和槽; 而外转子和内转子一般均设计成鼠笼式构造。从二极定子绕组的端部连接方式中看到， 绕组端部的导线长度大幅度缩短，尤其对运行在少极数的DR IM，由于定子绕组的漏电感和电阻比一般IM 的小，故在相同的范围内能改善DRIM的运行性能。 DRIM 有类似一般IM 的起动过程，由于其定子绕组与一般IM 的有很大不同，故其起动特性优良，内外转子的结构对转矩很有利。[4] 过去， 重点借助开发新材料或利用优化设计方法来提高IM 的效率，成效并不显著。研究新结构电机采用数字模拟是最有效的方法，为研究DR IM 的运行特性，在实际的坐标上已建立DR IM 的电磁关系和数学模型，并用M a tlab语言完成了模拟程序。这次研制的新型DRIM 具有广泛的应用前景。 日本安川电机公司不仅拥有VS686 ss5和Varispeed F7s等适用于大中型风机、水力机械的节能驱动系统， 而且针对小容量风机水泵类负载的广大市场需求， 开发了高效的Ecoipm 电动机。并与小型矢量控制变频器V1000配合， 组成了小型高效可变速的Ecoipm 驱动装置， 并已产品化。风机水泵类的风量和流量控制过去很少采用变速控制。基本上由电动机拖动恒速运转，必要时仅调节挡风板或节流阀。但实测中发现，除极短时间流量达最大值外，近90%的运行时间处于中等负载或轻载工况。总用电量至少40%以上被浪费掉。而采用Ecoipm 变频调速运行，则可实现大幅度的节能。[5] Ecoipm 电动机的特点: ( 1) 在0. 4~ 7. 5 kW 容量范围内， 高性能的表面式永磁发电机( SPM )， 其效率比超高效感应电