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螺杆空压机测试系统研究与实现

作　者: 胡林军
导　师: 薄煜明
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 螺杆空压机 测试系统 传感器 频谱分析 人机界面
分类号: TH45
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


螺杆空气压缩机以其节能、稳定的突出优点,已经广泛应用于现代生产的各个领域,为了能更好地了解其工作状态、性能以更好的进行优化设计,本文根据相关的国家及行业标准并结合实际的生产测试环境,在充分分析系统需求及了解行业现状的基础上,设计了以工业控制机为核心,以数据采集卡和高精度传感器等硬件组成的空压机测试系统。首先完成了空压机测试系统的总体设计,明确了测试方法、流程,规划了硬件设计思路和软件设计的流程。根据螺杆压缩机的运行特点、现场环境、机械特性进行监测点的选取,选用高性能传感器和研华多功能数据采集卡PCI-1712完成对数据的采集。软件完成对数据的处理和分析,给出空压机测试的宏观和微观指标,制作友好人机界面,生成测试报表。因为空压机性能指标计算包括空压机的主机轴功率参数,本文还研究了变频器的电气参数测试。简要阐述了变频器的工作原理,重点分析了其电气参数的测量原理和频谱分析计算方法。对频谱分析中出现的频谱泄漏、栅栏效应及混叠效应进行了讨论,给出了加窗插值修正方法减小测量误差,并采用MATLAB给出了仿真结果。本文设计的空压机测试系统经过调试,测试得到的结果表明,系统能够快速、准确地完成相关空压机状态量采集,给出空压机的宏观和微观性能参数,基本功能得以实现,能够解决这一工程问题,为后续设计和生产提供了重要参考。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题研究背景及意义  8-11
    1.1.1 螺杆空气压缩机背景  8-10
    1.1.2 螺杆压缩机测试系统研究的意义  10-11
  1.2 空压机测试系统国内外研究现状  11-12
  1.3 课题来源及本文研究内容  12
    1.3.1 课题来源  12
    1.3.2 论文研究内容  12
  1.4 论文章节安排  12-14
2 空压机测试系统总体设计  14-24
  2.1 螺杆空压机系统结构  14-15
  2.2 测试系统环境及工况  15-16
  2.3 主要性能参数及测试方法选择  16-19
    2.3.1 排气量及测试方法  16
    2.3.2 轴功率及测试方法  16-18
    2.3.3 比功率及计算方法  18-19
    2.3.4 其他性能参数  19
  2.4 测试系统总体设计  19-23
    2.4.1 测试系统主要目标  19-20
    2.4.2 测试流程  20-21
    2.4.3 测试系统硬件整体设计  21-22
    2.4.4 测试系统软件整体设计  22-23
  2.5 本章小结  23-24
3 空压机测试系统硬件设计  24-40
  3.1 工业控制机  24
  3.2 数据采集卡原理与采集电路设计  24-31
    3.2.1 数据采集卡PCI-1712的特点  24-26
    3.2.2 数据采集卡PCI-1712的应用  26-28
    3.2.3 数据采集卡PCI-1712的安装与配置  28
    3.2.4 PCI-1712软件开发  28-31
  3.3 测试系统传感单元原理与设计  31-37
    3.3.1 压力传感单元原理与压力测量单元设计  31-32
    3.3.2 温度传感单元原理与温度测量单元设计  32-34
    3.3.3 流量传感器的原理与流量测量单元设计  34
    3.3.4 电压、电流传感器原理与电气参数测试设计  34-37
  3.4 抗干扰设计  37-38
    3.4.1 干扰产生的原因  37
    3.4.2 系统硬件抗干扰措施  37-38
  3.5 本章小结  38-40
4 变频器电气参数测试  40-56
  4.1 测试原理  40-45
    4.1.1 变频器工作原理  40
    4.1.2 变频器电气参数的特点  40-42
    4.1.3 变频器输出测试原理及计算  42-45
  4.2 频谱分析理论  45-49
    4.2.1 连续信号的傅里叶变换  45
    4.2.2 离散信号的傅里叶变换  45-46
    4.2.3 快速傅里叶变换算法  46-47
    4.2.4 基2按时间抽取的FFT算法  47-49
  4.3 频谱分析主要问题  49-50
    4.3.1 频谱泄漏  49-50
    4.3.2 栅栏效应  50
    4.3.3 频谱混叠  50
  4.4 频谱校正  50-54
    4.4.1 加窗插值算法  51-53
    4.4.2 算法仿真分析  53-54
  4.5 本章小结  54-56
5 系统功能调试与结果分析  56-64
  5.1 调试环境及性能指标参考标准  56-57
  5.2 测试系统功能调试  57-61
    5.2.1 测试系统数据采集及结果分析  57-61
    5.2.2 测试系统安全设置  61
  5.3 数据库管理  61-62
  5.4 本章小结  62-64
6 结论与展望  64-66
致谢  66-68
参考文献  68-72
附录  72

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 气体压缩与输送机械 > 压缩机、压气机
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