毕业设计-浅谈电厂汽轮机转子振动信号处理与故障诊断.doc
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1、广东工业大学专科毕业设计(论文) 设计任务书广东XXX大学XXX毕业设计(论文)任务书课题名称电厂汽轮机转子振动信号处理与故障诊断学 院自动化学院专 业电厂热能动力工程姓 名XXX学 号BXXXX9一、毕业设计(论文)的内容1.文献综述2.振动原理概述3.汽轮发电组轴系稳定性4.电厂振动常用探测手段与探测方法5.振动数据分析与处理方法介绍6.汽轮机组故障的分析、诊断二、毕业设计(论文)的要求与数据1.大量阅读汽轮机诊断方面的相关文献,明确课题的研究目的研究意义和研究方法,了解国内外的在该领域的发展状况,存在的问题以及可行性方法的提出。2.了解振动原理的基本知识3.掌握汽轮机的工作原理以及汽轮机
2、发电机组的轴系稳定性4.熟悉常用测振原理与测振方法5.掌握一种以上信号处理的方法6.了解振动实验的数据提取过程7.熟练应用工程软件进行数据分析处理以及作图。三、毕业设计(论文)应完成的工作1.阅读与收集相关资料,完成论文综述内容2.电厂实习期间收集现场的测振知识、现场故障分析知识,完善实践内容 3.学习振动原理与振动故障诊断的知识、学习数据分析处理的知识、学习工程应用软件,完成论文原理内容4. 采用工程应用软件进行计算机编程绘图,完成数据分析处理、结论等内容,初稿完成5. 撰写论文,完成毕业论文四、毕业设计(论文)进程安排序号设计(论文)各阶段名称地点起止日期1查阅相关文献学校3.1-3.15
3、2收集现场资料XX电厂3.16-3.293学习原理知识学校3.29-4.264编程绘图分析学校4.27-5.75撰写毕业论文学校5.4-5.216毕业答辩学校5.22-5.23五、应收集的资料及主要参考文献(1)陆颂元,汽轮发电机组振动,中国电力出版社,2000 (2)李录平,汽轮机组故障诊断技术,中国电力出版社,2001 (3)应怀樵,波形和频谱分析与随机数据处理,中国铁道出版社,1983 (4)陈亚勇,MATLAB信号处理详解,人民邮电出版社,2001 (5)李至斌,夏本春,滚动轴承故障的综合诊断,煤炭科技,2002,1 (6)南京工学院数学教研组,工程数学积分变换,人民教育出版 社,19
4、78 (7) 王肇琪,付勤毅,滚动轴承故障的振动检测方法,中国期刊网,1999 发出任务书日期:2008年3月10日 完成期限:2008年5月21日指 导 教 师:XXX 日 期:2008年3月10日系 (所)主 任: 主管院长:37广东工业大学专科毕业设计(论文) 考核评议表学院自动学院专业电厂热能动力工程毕业时间2008年6月学号B0822029学生姓名XXX班级XXX周数6周起止日期3.55.20指导教师XXX 职称讲师设计(论文)题目电厂汽轮机转子振动信号处理与故障诊断指导教师评语建议成绩指导教师签名年 月 日评阅人评语建议成绩评阅人签名年 月 日答辩小组评语综合成绩(5级记分制)答辩
5、小组负责人签名 年 月 日广东工业大学专科生毕业设计(论文)考核评议表注:本表一式三份,分别存入学校、学院和学生档案,必须用蓝、黑色钢笔填写或打印。广东工业大学专科毕业设计(论文) 答辩记录广东工业大学专科生毕业答辩记录学院:自动化学院 专业:电厂热能动力工程 答辩人:XXX 学号:BXXXX9毕业设计(论文)题目: 电厂汽轮机转子振动信号处理与故障诊断记录人_答辩小组成员:_说明:1.主要记录答辩委员所提的问题及答辩人对问题的回答。2.本记录与毕业设计(论文)考核评议书留院系保存。记 录 内 容1.请对你所做的论文内容以及结论做个简要介绍。答:随着汽轮机单机容量的增大,汽轮发电机组系统越来越
6、复杂,引起汽轮发电机组事故原因越多,严重地威胁着电厂设备和人身安全及损害电厂经济效益。而振动信号是设备状态信息的载体,蕴含了丰富的设备异常或故障的信息,振动特征是设备运行状态好坏的重要标志,所以本文主要研究了汽轮发电机组的振动分析,以达到汽轮发电机组故障的诊断。其研究方法主要是基于基本科学,利用数学和物理理论知识,及电子技术等综合分析方法研究振动的。首先从基本上对振动原理作了概述,其次分析了汽轮发电机组轴系的稳定性和电厂振动常用的探测手段和其组成设备及探测方法,然后介绍了振动信号分析与处理常用方法其中包括有:时域分析、傅里叶分析、短时傅里叶分析、小波分析及常用的事故诊断方法包括有波形分析、频谱
7、分析析、轴心轨迹分析、启停过程分析方法,最后分析了常见的汽轮发电机组故障,并利用波形图分析和轴心轨迹分析对这些故障进行分析、诊断。通过研究振动来及早发现汽轮发电机组故障,找出解决故障的方法,避免事故的发生。2.常用的对汽轮机转子振动信号分析和处理的方法有哪些?答:常用的对汽轮机转子振动信号分析和处理的方法有:时域分析、傅里叶分析、短时傅里叶变换、小波变换、波形分析、频谱分析、轴心轨迹分析、启停过程分析等。3.电厂汽轮机转振动故障可能有哪些?答:电厂汽轮机振动故障可能有:转子不平衡、转子不对中、碰磨、轴承松动、转子裂纹、油膜涡动、油膜振荡等。4.请简要解释轴系稳定的基本知识。答:轴系稳定即轴系平
8、衡,是指汽轮发电机组各转子连接一个轴系后的平衡,目前国内制造厂常是仅进行单个转子的低速或高速动平衡,轴系平衡需要电厂进行。影响转子平衡状态的因素有以下四个:支承条件的不同、临界转速的改变、振型的改变、靠背轮的对中不正和热状态的不同。常用的轴系平衡方法有:(1)分别地应用单转子的平衡方法来对各个转平衡;(2)使用最小二乘影响系数对多转子的多测点系统进行平衡。5.毕业设计有何心得体会?答:在做这个毕业设计过程中,我查阅了许多相关的专业书、期刊,阅读了许多著名的论文,从中不断地获得重要的材料。在老师的指导和同学的请教下,通过自己的努力钻研,由最初粗浅的理解逐渐深入理解汽轮发电机组事故分析、诊断,并最
9、终得以完成设计。通过这次毕业设计,我不仅对本课题有了深刻的理解,还从中锻炼了自己的学习能力,同时明白了做学术研究需要一种实事求是、一丝不苟的学术精神。这将对我日后的学习、工作带来重大的影响,使我受益非浅。广东工业大学专科毕业设计(论文) 摘要摘要随着汽轮发电机组容量不断增大,结构越来越复杂,各个零部件之间的联系更加紧密,虽然引起机组振动的原因也更趋多样化,复杂化,但振动状态仍是衡量机组运行状况好坏的一个重要标志。因此,研究汽轮发电机组振动故障诊断技术对机组的安全稳定运行有着十分重要的意义和巨大的经济效益。本文在了解、阐述旋转机械基本振动原理和汽轮发电机组轴系稳定性的理论基础上,重点介绍了振动测
10、量系统的组成和测量方法及介绍基于傅立叶数学理论、Matlab软件技术而来时或分析法、波形分析法、频谱分析法、轴心轨迹分析法等振动数据与处理方法。最后分析常见振动事故的特征,并应用上述方法进行了几个振动事故实例分析。希望通过本文的讲述能给人对汽轮发电机组振动事故分析有一个比较系统的认识。关键词:汽轮发电机组 振动 诊断 Abstract With the growing capacity of Turbine, structure more complex, the links between various parts more closely, although the reasons fo
11、r the vibration caused unit also more diversified and complicated, but the vibration is a measure of the operation of Unit An important sign of good or bad. Therefore, the study Turbine vibration fault diagnosis technology to the safe and stable operation of generating units is very important and gr
12、eat economic benefits. Based on the understanding of vibration on the basic principle of rotating machinery and Turbine shaft stability on the basis of the theory, focusing on the vibration measurement system and the composition and method of measurement based on Fourier, and other mathematical theo
13、ry, Matlab software technology from Or analysis, waveform analysis, spectrum analysis, orbit analysis, such as vibration data and processing methods. Finally, common vibration characteristics of the accident, and application of these methods are a few examples of vibration analysis of the accident.
14、Hope that through this paper can give the people on the vibration of the accident have a system of understanding.Key words: Turbine vibration diagnosis广东工业大学专科毕业设计(论文) 目录目录广东工业大学专科生毕业设计(论文)任务书I广东工业大学专科生毕业设计(论文)考核评议表III广东工业大学专科生毕业答辩记录IV摘要VI目录VII绪论11.课题研究目的意义任务12. 国外研究进展,国内研究进展13.振动测量的设备技术现状和常用的振动方法理论
15、34.事故振动分析存在的问题34.1传感器技术问题34.2多故障诊断方法的问题35.本课题的主要内容4第一章振动原理概述51振动的基本概念52.汽轮发电机组的振动53.机组振动的评价标准54.机组发生振动的原因64.1引起强迫振动的的原因64.2引起自激振动的原因74.3引起轴系扭振的原因8第二章汽轮发电机组轴系稳定性91.轴系平衡的重要性91.1支承条件的不同101.2临界转速的改变111.3振型的改变111.4靠背轮的对中不正效应和热状态的不同112.轴系平衡的要求和方法12第三章电厂振动常用探测手段与探测方法151.振动测量系统的组成151.1测振仪器的主要技术性能152.在电厂常用的振
16、动测量系统之一162.1电涡流位移传感器172.2非接触式位移振幅测量仪182.3磁带记录仪183.我国电厂常用的测量方式193.1离线定期监测方式193.2在线检测离线分析的监测方式193.3自动在线监测方式19第四章振动数据分析与处理方法介绍211.时域分析212.傅里叶分析213短时傅里叶变换224小波变换22第五章汽轮机组故障振动分析、诊断方法231.波形分析方法232.频谱分析方法243轴心轨迹分析方法244.启停过程分析方法255.三维谱图分析方法26第六章汽轮机组故障的分析、诊断281.转子不平衡281.1转子质量偏心、部件缺损的振动特征281.2示例分析292.转子不对中302
17、.1转子不对中故障的振动特征和敏感参数302.2示例分析313.转子碰磨323.1转子碰磨故障的振动特征323.2示例分析334.转子轴承系统松动334.1转子轴承系统松动的振动特征344.2示例分析34总结与展望35参考文献36致谢37广东工业大学专科毕业设计(论文) 诸论绪论1.课题研究目的意义任务随着工农业的发展和人民生活水平的提高,电网容量不断增加,用于发电的动力设备汽轮机单机容量随之增大。汽轮发电机组的振动也随机组的增大变得越来越受不可忽视,因为汽轮发电机组的异常振动严重的影响电厂设备和人身安全及电厂经济效益。一般来说,机组的振动是不可以避免,但由于机组的缺陷或某部件损坏会造成机组的
18、振动加剧,这样可能使转动部件和静止部件部件摩擦或咬合,导致机组严重损坏而被迫停机。同时,振动过大可能使发电机碳刷磨损加剧,有时甚至可能引起汽轮机危急保安器发生,严重的话会造成转轴断裂、汽轮机飞车事故。如1972年日本关西电力公司海南电厂3号600MW汽轮机发电机能和1988年我国秦岭电厂的200MW汽轮发电机组的严重断轴毁机事件。振动信号是设备状态信息的载体,蕴含了丰富的设备异常或故障的信息,振动特征是设备运行状态好坏的重要标志,因此利用监测机组的振动情况来进行故障诊断是电厂常用的方法之一,更是防止事故发生有效的方法之一。汽轮发电机振动故障诊断系统是许多国家多年来致力研究、开发的设备故障诊断系
19、统之一,并取了很大了成效。有效地减少了汽轮发电机组的事故,一定程度地提高电厂的经济效益。2. 国外研究进展,国内研究进展 从一些国家的旋转机械的检修的历史和现状来看,故障诊断技术的发展大致经历了事后维修、预防性检修、预测性维修三个阶段。在18世纪及19世纪时期,由于机组设备本身的技术水平和复杂程度很低,设备的利用率和设备的维修费用问题尚未引起人们的注意,对设备事故也缺乏认识。因此,对设备的管理采取的是出现事故之后才维修的方式,即事后维修方式。这种维修方式是被动的,当灾难事故发生后,要造成很大的经济损失和危及人身安全。进入20世纪以后,生产方式起了很大变化,加上出现了预防性维修的方式,它力图在机
20、器发生事故之前就进行维修和更换零件、部件。但这种定期性预防维修的修理间隔主要是根据经验和统计资料,维修只能保持在较低的水平,很难预防由于随机因素引起的偶然事故,而且汽轮发电机组振动故障本身又十分复杂,零部件多以及影响因素多,从而不可避免地要产生“过剩维修”。实践表明,在相当多的情况下,频繁拆卸换零件非但不能改善机组设备的性能,反而每次装复后故障率比较高,所以常常得不到预期的效果。70年代以后,随着计算机技术、电子技术的发展,出现了适用完善的监视和分析诊断系统,对设备运转情况进行在线监测,及早发现机能的异常现象,预测设备可能会出现的故障的维修部方式。这种维修部方式称为预测性维修。由于在预测性维修
21、前准备充分,又判断出机组的故障及其发生的部位,所以可大大减少维修所用的时间。当时,比较出名的状态监测和故障诊断系统有美国公司的“可移动诊断中心”和日本三菱公司的“旋转机械健康管理系统”。80年代以后,随着监测技术、计算机技术、电子技术和通讯技术的发展,以及模糊数学、专家系统、神经网络技术和小波分析理论等在故障诊断的应用,设备故障诊断技术从理论到实际应用都有了新的发展,已形成一门集数学、物理、力学、化学、电子技术、计算技术、信息处理和人工智能等各种现代科学技术于一体的综合性极强的智能化故障诊断技术。这种智能化故障诊断技术逐渐由理论转变为实践。国外的研究成果有美国性Bently Nevada Co
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