应用LabVIEW的旋转机械振动监测系统的设计
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片的振动状态 是旋转机械的研究的一 个重 要方向。旋转机械 的故 障征 兆基本鄙包含 在它的振动信号里 ，对所采集 的数据进行分析与处理获
求的 前提下尽 Ｉ ｆ ｝ 用简洁 的方式 来描述 每个模块 的执 行过程 ，这就要求
所设计的程序功能 明确 ，内容规范 ，布局合理 ，可扩充性强。友好的
ｎ
几
广
—— 一
＿ ＿ 一
ｔ ＿＿－
＿ ＿ — —— ＿＿ Ｆ Ｆ Ｔ
— — —
Ｌ
—
—
图１ 叶 尖计 时 法 监 测原 理 图
Ｉ 叶片振幅
提取最大值
Ｉ频谱图
Ｊ 非均匀采样信号处理
一
—
ｒ一
一 —— ［二 ■ 一
２ ． 监测 系统 与软件程序
ｓ ２． — ＿ ＋ 提取 上升 沿序 列 — １ 分 离 筹叶片振 动位 移
究提 供 了软 件 支持 。
关 键 词 ：旋 转 机 械 ；叶 尖定 时 法 ；非 接 触 ； Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ ；监 测 系统
Ｄ ０ Ｔ： １ ０ ． Ｉ ６ ６ ４ ０ ／ ｉ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ３ ７ １ ２ ２ ２ ／ ｔ ． ２ ０ １ ７ ． １ ６ ０ ０ ６
的 二维数组 ，并且 分别提取 出每 个叶片的所有振动数据。
柬工案捉术
凹
进行傅 里叶变换 ，得到频域 分析 的结果 。图 ５ 是各个 １ ｆ 片振 动位移 筛 选模块 ；图 ６是非均匀采样信号处理模块 ； ７ 是报警模块。
鼬
Ｉ 信号 漂昧： ｌ
（ ２ ）数 据保存与 回放模块 。系统 监测过程 中，使 用者通过前 面
（ ２ ）状态监测连续化 。
数据分析与处理 系统 中最重 要的模块 是由脉冲时间序列得到叶片
振动位移 序列的程序 ，该程 序的实现如图 ４ ，根据振动时 间与叶片瞬
时速度和振动位移 的关系得出所有叶片振动位移的一维数组 ，之 后在 此一维数组 中挑 出单 个叶片的振动位移序列 ，得到叶片数 与转动圈数
本身的位置误差 。
棒 龋 穗一
一
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竺 ！ ｝
１
…
图 ２ 旋转机械振动监测界面 ２． ２ 各功能模块的介绍
（ １ ）数据 分析与 处理模块 。此模块为叶轮故 障监测系统的核心 ，
对采集到的振动 时间序 列进行时频分析 ，图 ３展示了分析过程的脉络
关系。
一 ＿ Ｉ 位移
一
２ ． １ 需 求 分 析 与 总 体 设 计
—
—
～
一
—
—
—
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—
—
…
＿ ＿ 位移
离心 叶轮 振动监测系统能 够实现预知 维修功能 ，防止恶性 事故 的
图 ３ 数 据 处 理 流 程 图
现 ，降低设 备维修成本。系统主要功能 为实现对采集到的波 形数据
ｎ 勺 处理 管理 需求 ，同时还要提供完 备的图形与报表生成的 功能。具 体的要求如下 ： （ １ ）信息采集全面化 。
７
柬工案 捉术
工 业 技 术
应用 Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 的旋转机械振 动 监测系统 的设计
郭信心 ’ ， 冯素菊 。 ， 李 想 ’ ， 马 昌飞 ’ （ １ ． 燕山大学机械 工程学院 ， 河北 秦皇 岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４ ； ２ ． 石家庄市栾城供电局 ， 石 家庄 ０ ５ １ ４ ３ ０）
将产生一 个差值 ，由这个差值序列计算得 到振动的位移 。叶轮经过一 定 的旋转 圈数之 后，两传感器采集 到一系列振动信号 ，对该振 动信号
监溅与报警
叠●翻 翻目● 避■咀 撮嘶 示盯
ｏ
●
数 据保存与回放
， 一 一 …
、
一
！ ＿ ｊ 、 一 ｊ
一 一
进行相 应的处理 ，可 以求得各 叶片的振幅值与频率值 。测量 系统 开发 需要充分 考虑实际因素 ，由于制造精度导 致的叶片本身 的不均 匀分 布 也会影 响监测结果 ，因此需要在监测之前 对叶片位置进行校正 来补偿
差 喜
０ 前 言
旋转机械 的叶轮 作为旋转机械能 鞋转化 的核心部件 ，其可靠运转
（ ３ ）数 据 处理 实 时化 。
（ ４ ）系统 安全性 。要求 系统不对叶轮的运转产生不利影响。
（ ５ ）界面操作 简易惯 。数 据处理程 序的关键是 在能满足功 能要
直接关系 到旋 转机械运作的安全性 与高效性 ，因此准确可靠的 监测 叶
出报 警信息。基于 Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 开发 的旋 转机械振动监 测系统避 免了传
统仪器功能 固定 ，技术 更新周期长 ，开发费用高等缺点 ，系统的总体
界面风格如下图 ２ 所示 。
采样参数浸置
茹 晦啊 毫
么相应得 到的脉冲间隔一定是等距 的，可 以根据 轴盘的转速和 叶片与 轴盘 的相对位 置关 系计算出每 个叶片扫 过传感 器 ｓ １ 的 时间 ，而 当叶 片 出现裂纹 的情 况下 ，实际采集到 的脉冲与 理论脉冲上升沿时 间之 间
得故障特征参数 ， 进而可 以判断它是否正常运行 ” 。
用户操作 界面 是系统监 测 与报臀功能实现的基础 ，在运行中 ，用户通 过此界面对运行状 态实时监测 ，在系统产生故障时 ，由此监测平台发
１ 叶尖计时法的概述
叶尖计时法原理如 图 Ｉ ， 传感器 ｓ １ 和ｓ ２ 安装在 相对静 止的壳体上 ， 利用传 感器感知 叶片经过 时产生的脉冲信 号 。如果叶片无振 动，那
板 上的数据保存按钮能够将采集到 的振动 序列的数据保 存在 指定 目录 下的 Ｅ Ｘ Ｃ Ｅ Ｌ 文 件中 ，存储在 计算机磁盘 中；通 过前面板上 的数据 回 放 按钮可以把存储 的数据 读出，并 且显示出时域波形 ，
摘 要 ：旋转机械被广泛应 用于各种 工业生产各个环节 中，其叶轮 的可 靠运转 直接 关系到整机运 行的安全性与 高效性。叶 片的损 坏是叶轮 失效 的主要形 式，因此如何 准确可靠的监测叶 片的振 动成为旋转机械 的研 究的一个重要方向 。采用叶 尖计 时法来采集叶 片的振动信息 ，以 Ｌ ａ ｂ Ｖ ｌ Ｅ Ｗ 为开发平 台开发 了旋转机械叶 片振 动监 测系统，并通过模拟故障响应验证 了程序 的正确性，该程序的 实现为旋转机械故障诊断系统的开发与研
求的 前提下尽 Ｉ ｆ ｝ 用简洁 的方式 来描述 每个模块 的执 行过程 ，这就要求
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２ ． 监测 系统 与软件程序
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究提 供 了软 件 支持 。
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的 二维数组 ，并且 分别提取 出每 个叶片的所有振动数据。
柬工案捉术
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进行傅 里叶变换 ，得到频域 分析 的结果 。图 ５ 是各个 １ ｆ 片振 动位移 筛 选模块 ；图 ６是非均匀采样信号处理模块 ； ７ 是报警模块。
鼬
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（ ２ ）数 据保存与 回放模块 。系统 监测过程 中，使 用者通过前 面
（ ２ ）状态监测连续化 。
数据分析与处理 系统 中最重 要的模块 是由脉冲时间序列得到叶片
振动位移 序列的程序 ，该程 序的实现如图 ４ ，根据振动时 间与叶片瞬
时速度和振动位移 的关系得出所有叶片振动位移的一维数组 ，之 后在 此一维数组 中挑 出单 个叶片的振动位移序列 ，得到叶片数 与转动圈数
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图 ２ 旋转机械振动监测界面 ２． ２ 各功能模块的介绍
（ １ ）数据 分析与 处理模块 。此模块为叶轮故 障监测系统的核心 ，
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一 ＿ Ｉ 位移
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现 ，降低设 备维修成本。系统主要功能 为实现对采集到的波 形数据
ｎ 勺 处理 管理 需求 ，同时还要提供完 备的图形与报表生成的 功能。具 体的要求如下 ： （ １ ）信息采集全面化 。
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应用 Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 的旋转机械振 动 监测系统 的设计
郭信心 ’ ， 冯素菊 。 ， 李 想 ’ ， 马 昌飞 ’ （ １ ． 燕山大学机械 工程学院 ， 河北 秦皇 岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４ ； ２ ． 石家庄市栾城供电局 ， 石 家庄 ０ ５ １ ４ ３ ０）
将产生一 个差值 ，由这个差值序列计算得 到振动的位移 。叶轮经过一 定 的旋转 圈数之 后，两传感器采集 到一系列振动信号 ，对该振 动信号
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旋转机械 的叶轮 作为旋转机械能 鞋转化 的核心部件 ，其可靠运转
（ ３ ）数 据 处理 实 时化 。
（ ４ ）系统 安全性 。要求 系统不对叶轮的运转产生不利影响。
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么相应得 到的脉冲间隔一定是等距 的，可 以根据 轴盘的转速和 叶片与 轴盘 的相对位 置关 系计算出每 个叶片扫 过传感 器 ｓ １ 的 时间 ，而 当叶 片 出现裂纹 的情 况下 ，实际采集到 的脉冲与 理论脉冲上升沿时 间之 间
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用户操作 界面 是系统监 测 与报臀功能实现的基础 ，在运行中 ，用户通 过此界面对运行状 态实时监测 ，在系统产生故障时 ，由此监测平台发
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叶尖计时法原理如 图 Ｉ ， 传感器 ｓ １ 和ｓ ２ 安装在 相对静 止的壳体上 ， 利用传 感器感知 叶片经过 时产生的脉冲信 号 。如果叶片无振 动，那
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摘 要 ：旋转机械被广泛应 用于各种 工业生产各个环节 中，其叶轮 的可 靠运转 直接 关系到整机运 行的安全性与 高效性。叶 片的损 坏是叶轮 失效 的主要形 式，因此如何 准确可靠的监测叶 片的振 动成为旋转机械 的研 究的一个重要方向 。采用叶 尖计 时法来采集叶 片的振动信息 ，以 Ｌ ａ ｂ Ｖ ｌ Ｅ Ｗ 为开发平 台开发 了旋转机械叶 片振 动监 测系统，并通过模拟故障响应验证 了程序 的正确性，该程序的 实现为旋转机械故障诊断系统的开发与研