一、选题的依据及课题的意义当前，随着我国电力事业的发展，汽轮发电机组正朝着大型化，自动化的方向发展，这样会带来各种经济上的好处，但同时也会对机组运行的可靠性、安全性提出更高的要求。其中，发展和推广汽轮发电机组振动的监测和分析技术尤其显得重要[1]。设备的振动信号中蕴藏了大量信息，能够帮助人们正确判断各类设备运行过程中的状态。当设计合理时，在正常运行状态下，设备只会引起一定程度的振动，在长时间运行后，机器在收到磨损、疲劳、变形和地基下沉等因素的影响，从而使得机器中配合零件之间的间隙和轴的不平行度增加，转子的不平衡加剧，使得机械零件产生初始微裂纹的可能性增加，这些因素会导致振动强度超过正常状态的水平。随着运行时间的延长，振动的强度会越来越大，最终会导致机器零件的故障或破坏[2]。汽轮发电机组是电力工业中的关键设备，其结构复杂，各部件之间联系紧密，在生产过程中形成了一个整体，如果其中任何一台设备或一个零件发生故障，就可能引起链式反应，导致整个设备甚至整个生产过程都不能正常运行。开展汽轮机组故障测试及分析的研究，并投入实际应用及时发现排除故障，对于企业的安全生产和经济效益的提高有重要意义。对汽轮机组振动信号进行监测和分析的必要性[3-5]：（1）通过对振动信号的监测分析，可以查看汽轮机组的运行状态，工作人员可以及时发现存在的问题，并及时解决。（2）通过对振动信号的监测分析，可以避免设备产生突发性问题，如无故停机等，能够保证汽轮机组正常运行。（3）通过对振动型号的监测分析，当机械设备发生故障时，监测系统会及时提供分析数据，说明故障产生的原因，及时维修，缩短维修时间，减少维修费用。（4）通过对振动信号的长时间监测分析，可以记录每天汽轮机组的运行数据，为工作人员的定期维修，提供资料。当发现某些零件可能发生故障时，可以提前预防。

　　二、研究概况及发展趋势综述(一)研究概况汽轮发电机组是重要的火力发电设备，他结构的复杂和运行环境恶劣，所以其故障率较高，而且故障危害性也很大。随着机组容量的增加，机组故障所造成的损失也随之增加，这就需要我们加强对机组的状态监测，提高机组故障诊断水平。国外资料表明：故障诊断的效果是十分明显的，据统计，在采用了故障诊断的技术后，事故率降低了75%，维修费用则降低了25%-50%。英国企业的调查表明，采用故障诊断的技术可以使每年的维修费用节约大约3亿英镑[6]。对于旋转机械振动故障监测分析技术的综合研究，美国和一些西方国家一直遥遥领先于其他国家，我国对与故障监测分析技术及数据管理技术的研究方面起步较晚，与其他发达国家相比还有一定的距离，八十年代初才把机械振动故障监测分析技术纳入国家研究任务中，国家开始在这项技术上投入大量资金，并创立科研小组进行专门研究。上海交通大学、国防科技大学、哈尔滨工业大学、清华大学、浙江大学、西安交通大学、哈尔滨电工仪表研究所、华中理工大学、天津大学等单位相继研发了各种震动故障监测分析系统。如重庆大学研制的振动噪声测试分析仪、大连理工研制的PDM2000数据采集分析仪、哈尔滨工业大学研制的MMMD系统分析系统、西北工业大学研制的MD3905系统等，并在我国电子行业、机械生产行业、航空航天等事业上得到了广泛的应用。正是我国个单位的科研工作者在机械振动故障监测分析技术上的不断努力，我国在这方面技术理论，已经与发达国家的差距明显缩小，但在投入使用方面还有明显不足，表1-1是国内外振动监测仪器的对比[7]。表1-1 国内外振动检测仪器对比 仪器名称公司名称局限性 国 外ADRE震动故障诊断系统美国Bently价格昂贵，不便于维护，在国内缺少汉化而使用不便等问题难于基层推广。TR4122B频谱分析仪系统日本武田理研SCHENCK在线振动监测系统德国申克LDS振动测试系统丹麦B&KRT440振动测量系统英国DI 国 内b03、902便携式数据采集器北京振通检测技术研究所性能指标、可靠性、软件对不同公司数据采集装置的适应性等方面均存在一定的局限性PDM2000数采分析仪及管理软件大连理工大学QLSA-W型振动噪声测试分析仪重庆大学测试中心 目前已经研制出来并使用的旋转机械振动状态系统可以分成三种类型：便携式数据采集分析系统、在线状态监测系统与准在线对比分析了这三类振动状态监测系统的应用。因此，对于不同的旋转机械设备，根据其在工业现场中所处的地位不同，其监测类型也不同，需要选用不同类型的振动状态监测系统。然而，不同类型的状态监测系统由于其设计制造原理不同，在更换状态监测系统时，需另行熟悉该系统的操作方式、数据采集、数据存储结构等内容，对于现场大量设备进行状态监测及其管理带来了诸多不便[8]。表1-2 振动状态监测系统分类类型典型代表使用范围便携式数据采集分析系统2526（B&K公司）；ADRE（Bently公司）；CSI1900、CSI2115（CSI公司）在工业现场中，巡检现场的大量机器设备在线状态监测系统DDM、TDM系统（Bently公司）；Machine View 3130（CSI公司）在工业现场中，对关键机组进行连续的实时状态监测准在线状态监测系统Scout 3200系统（CSI公司）对某一机组进行一定时间的实时状态监测 在二十几年的发展过程中，汽轮机发电机组状态监测与故障诊断技术已经成为集数学、力学、振动分析、信号处理、人工智能、传感器技术、电子测量技术、软件技术、网络通信等各种现代科学技术于一体的新兴交叉学科，其研究内容主要反映在以下几个研究内容和研究方向：故障信息检测、故障特征分析、状态监测方法、故障机理研究、故障识别系统。其研究领域的进一步划分如图1-3所示[10]。 图1-1 旋转机械状态监测与故障诊断技术研究领域(二)发展趋势（1）智能化、通用化、便携化，可以对各种大型旋转机械的智能监测。（2）能够全程在线连续对振动信号进行监测，实现监测的连续性。振动监测首先要对振动信号进行提取，现在的机械设备外型日益庞大，内部结构越来越复杂，功能逐渐变的系统化，因此振动信号也越来越复杂。在稳定工作状态下的旋转机械的振动信号无法找出潜在的故障信息，然而当机器启动或者停止运行时，或者转速突然加速或者突然减速时所反映的振动信号往往存在大量的故障信息。因此，对大型旋转机械的振动监测诊断分析，已经从平稳信号特征监测分析技术向非平稳信号监测分析技术的方向发展了。传统的仪器已经无法对复杂信号进行监测分析，传统的仪器技术也逐渐向虚拟仪器技术变革。计算机技术与仪器技术逐渐发展出虚拟仪器技术，虚拟仪器技术在大型旋转机械振动监测诊断分析中应用广泛，而且在虚拟仪器技术中，labview应用最为广泛，在labview软件平台建立振动监测诊断分析系统，对振动信号实现处理、分析、显示、储存等功能，其监测分析结果和专用仪器检测结果保持一致。可见利用虚拟仪器技术研制的振动监测分析系统，能够减少使用硬件数量，从而节省资金降低成本，而且易于修改和扩建，便于维护[9]。

　　三、研究内容及实验方案(一)研究内容（1）确定造成汽轮机异常振动的因素。（2）学习labview软件并且制作关于汽轮机振动的VI程序。（3）通过转子试验台对数据进行采集。（4）对采集数据导入VI程序分析在异常振动下的波形。 (二)实验方案（1）测定汽轮机正常、异常运行时的振动数据。（2）将振动数据导入建立的VI程序中，生成振动数据的波形，对比正常运行和异常运行时振动波形。（3）分析正常运行和异常运行时波形的不同，得出在不同异常运行时振动波形的特性结果。

　　四、目标、主要特色及工作进度(一)目标（1）正确建立基于labview的VI程序。（2）对转子实验平台数据的采集无误。（3）对采集的振动数据进行分析诊断，得出机组的故障前兆。(二)主要特色（1）在labview软件平台建立振动监测诊断分析系统，取代了传统的仪器和技术。（2）虚拟仪器比传统仪器效率高、开发周期短、操作性强、功能丰富。（3）可以保障设备安全，预防突发事故。（4）实时状态监测，减少维修费用（5）避免机械故障给企业带来经济和人员损失。(三)工作进度第1周： 确定毕业设计题目，查阅资料，做好设计前准备。第2周： 撰写开题报告，制作PPT，进行开题答辩。第3周： 学习labview软件，第4周： 制作关于汽轮机振动的VI程序。第5周： 毕业设计中期答辩，使用转子试验台采集振动数据。第6周： 将采集数据导入labview中制作的VI程序。第7周: 将VI程序得出的结果进行分析和判断。第8周： 整理资料，第9周： 撰写毕业设计论文。第10周： 制作毕业答辩PPT，准备答辩。

　　五、主要参考文献（按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出）[1] 施圣康.汽轮发电机组振动故障诊断技术的发展现状[J].动力工程，2001，21（4）：1295-1298.[2] 杨建刚.旋转机械振动分析与工程应用[M].中国电力出版社，2007.[3] 盛兆顺，尹琦林.设备状态检测与故障诊断技术及应用[M].北京：化学工业出版社，2003.[4] 刘习军，贾启芬，张文德.工程振动与测试技术.天津：天津大学出版社，1999，2-6.[5] 李德葆，张元润.振动测量与实验分析.北京：机械工业出版社，1992.5，4-16.[6] 刘峻华，黄树红，陆继东.汽轮机故障诊断技术的发展与展望[J].动力工程，2001，21（4）.[7] 杨建刚.旋转机械振动故障分析与治理.南京：东南大学出版社.2002.[8] 杨建刚.旋转机械振动分析与工程应用[M].中国电力出版社，2007.[9] 常西畅.机械设备故障诊断仪器和系统开发的若干趋势和对策.湖南：全国设备诊断技术学术交流会，2000，10：14-18.[10] 徐春霞.基于LabVIEW的汽轮机在线监测与故障诊断系统:[硕士学位论文].重庆大学2008，1-4. 指导教师： 年 月 日