離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、伴隨近代流程工業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，離心壓縮機(jī)成為生產(chǎn)環(huán)節(jié)中關(guān)鍵的一部分。它除了流量大、體積小、運(yùn)行效率高、質(zhì)量輕、易損件少外，還具有運(yùn)送氣體無油氣污染的優(yōu)點(diǎn)。在一定程度上，離心壓縮機(jī)的生產(chǎn)制造水平和運(yùn)行維護(hù)水平成為衡量一個(gè)國家發(fā)展進(jìn)步的重要標(biāo)志。隨著現(xiàn)代離心壓縮機(jī)向著高轉(zhuǎn)速、高精密度發(fā)展，其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)問題成為現(xiàn)代過程工業(yè)亟待解決的難題。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)的大小，是判斷離心壓縮機(jī)是否可靠的關(guān)鍵因素。轉(zhuǎn)子失穩(wěn)是一種比較典型的振動(dòng)故障，是影響壓縮機(jī)大型

2、化的主要障礙，會(huì)帶來一系列惡劣的后果，輕則破壞相關(guān)零件疲勞程度，降低工作效率;重則威脅生產(chǎn)員工生命安全，帶給社會(huì)和工業(yè)發(fā)展不可估量的損失。因此，采取有效便捷的措施監(jiān)測轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)，并對轉(zhuǎn)子振動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)控制不僅具有重要的工程意義還能有效地節(jié)約成本、保證安全生產(chǎn)。
　　本文從保障離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的角度出發(fā)，搭建以電磁控制器為基礎(chǔ)的硬件控制系統(tǒng)，從電磁控制器的設(shè)計(jì)、測控系統(tǒng)的搭建、信號(hào)的采集處理等方面入手設(shè)計(jì)離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)

3、控制系統(tǒng)并在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下對相關(guān)的問題進(jìn)行研究。本文主要完成以下幾項(xiàng)工作:
　　1.電磁控制器控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)。對于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)控制，需要硬件和軟件的綜合協(xié)調(diào)配合。電磁控制器控制系統(tǒng)的搭建是完成離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制的基礎(chǔ)。考慮到壓縮機(jī)實(shí)際工況的復(fù)雜性，控制器各部分在空間分配、平面布局等方面的設(shè)計(jì)將會(huì)影響電磁控制系統(tǒng)應(yīng)用的普遍性和廣泛性。如何實(shí)現(xiàn)電磁控制器控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、規(guī)范性將是本文著重解決的問題之一，特別是控制

4、的執(zhí)行器的設(shè)計(jì)，將是能否完成轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)。本文將在離心壓縮機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上合理布局安裝不同功能的電磁執(zhí)行器，建立一套電磁執(zhí)行器-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。同時(shí)搭建一整套規(guī)范的硬件平臺(tái)，用于離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性識(shí)別實(shí)驗(yàn)和振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)。
　　2.實(shí)時(shí)控制平臺(tái)設(shè)計(jì)。離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集的要求日益提高。數(shù)據(jù)采集與控制的實(shí)時(shí)性能已成為一個(gè)重要的指標(biāo)，基于實(shí)時(shí)系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)采集與控制方案成為主流。本文基于NI(美國國家儀器)公司的C

5、ompactRIO嵌入式測控系統(tǒng)，利用其現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)機(jī)箱、實(shí)時(shí)控制器編寫軟件實(shí)時(shí)控制平臺(tái)，完成對離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)、軸瓦溫度、電磁控制器電流、轉(zhuǎn)子速度、潤滑系統(tǒng)的流量及溫度等的綜合監(jiān)測進(jìn)行振動(dòng)控制。除此之外，還能根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)故障的預(yù)警和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)。
　　3.依據(jù)對電磁控制器控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)時(shí)控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)，搭建實(shí)際實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)際測試控制系統(tǒng)軟件、硬件的實(shí)際控制效果。通