基于Matlab编程的轴流泵振动监测系统的研制.pdf

在当前水利和农业领域，轴流泵作为一种关键的机械设备，其运行状态对灌溉效率、排涝效果以及人员安全具有重大影响。由于轴流泵是一种大型的旋转机械，其故障频发，因此对于轴流泵振动监测以及故障预警的研究就显得尤为重要。本文将介绍一种基于Matlab编程的轴流泵振动监测系统的研制，该系统通过对轴流泵运行过程中的振动信号进行实时监测，实现对时域波形和频谱分布的稳定有效检测，从而提取出振动信号的时频域特征参数。 在研究之前，相关研究者已经针对水泵的监测方法和故障预警做了大量研究工作。例如，彭永胜等人基于参数监测和仿真运行的状态监测方法，设计了泵站远程状态监测与故障诊断系统。严国斐采用基于B/S模式的体系结构，利用LabWindows/CVI7和MeasurementStudio等工具开发了机组远程状态监测和诊断系统。潘笑则基于DSP开发了给水泵状态在线监测系统。这些系统能够对水泵的温度、转速、振动时域信号等参数进行远程监测。但这些系统在振动信号时频域特征参数提取的实时性和稳定性方面还存在不足。 为了解决上述问题，本文提出了一种VS与Matlab混合编程的轴流泵振动监测系统。硬件系统基于FPGA和PC104总线的数据采集模块进行了开发，并且基于VS和Matlab混合编程开发了特征数据提取系统。这样的系统不仅可以刻画出振动信号的时域波形，还能实现对频谱分布的跟踪。 Matlab作为一种高效的数学计算与仿真软件，其在数据处理和算法实现方面具有显著优势。Matlab支持多种数据类型，包括矩阵、向量、数组等，并且内置了大量的数学函数和工具箱，这些工具箱专为不同的应用领域设计，如信号处理、控制系统设计、统计分析等。Matlab强大的数据可视化功能，能够将复杂的数据处理结果直观呈现出来，这对于研究和分析振动信号的时频域特征尤为有用。同时，Matlab能够方便地与外部硬件设备进行通信，支持多种数据采集硬件接口。 混合编程是在Matlab环境下集成其他编程语言的编程技术，最常见的是C/C++、FORTRAN等语言。VS即Visual Studio，是一种集成开发环境，它通常用于C#、C++等语言的开发。在本文的研制中，VS与Matlab混合编程，使得Matlab中强大的数学计算功能可以和VS的高效编程及硬件交互能力相结合，共同开发出能够实现高速数据采集和处理的监测软件。 在本文的研究中，研制的监测设备能够对轴流泵在起停机过程和正常运行状态下的振动信号进行采集和处理。通过Matlab提供的函数和工具箱，可以对振动信号进行时域波形分析、频谱分析等数据处理，进而提取出时频域特征参数。这使得我们能够更直观深入地了解轴流泵的运行状态，对于实现故障预警和状态监控具有重要意义。 测试结果表明，该轴流泵振动监测系统能够稳定有效地监测到轴流泵泵体的振动信号时域波形和频谱分布，并且能实时监测轴流泵运行过程中的振动信号及其特征参数。这不仅提高了对轴流泵的监测效率，而且也为远程监视、分析、远程控制提供了技术支持，有助于提前发现故障，避免因故障导致的停机损失，对水泵的稳定运行和延长使用寿命有着重要作用。