陶瓷液压机的在线测试系统研究

作     者：王健 

作者单位：福州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈晖

授予年度：2016年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：陶瓷液压机 状态监测 LabVIEW 故障分析 仿真及实验 

摘      要：我国是世界上最大的陶瓷砖生产国,年需求量近百亿平方米,瓷砖的生产带来了巨量的资源和能源消耗。砖体的大规格薄形化,可显著减低消耗,但对其成型核心设备的全自动陶瓷压机提出了更苛刻的需求。近年来,在智能制造的新时代浪潮下,以大量实测数据为中心,对压机在线状态的精确控制与性能提升,成为了新的发展方向。如何高效可靠的获取在线数据,并对主要故障进行精确分析,是突破陶瓷压机性能提升瓶颈的关键技术。因此,本文基于陶瓷成型的特殊性,研究在线数据的高效率获取与典型故障的精确诊断方法,在此基础上研发模块化在线测试系统。具体研究内容如下:首先,分析陶瓷压机的系统特性,确定易引发控制失真的泄漏特性及规律。基于陶瓷压机的工作原理和动作流程,对其电气及液压系统进行全面分析;在此基础上重点研究易引发控制失真的泄漏特性及规律,根据泄漏特性建立主缸压制过程的数学模型;基于泄漏特性模型研究主缸发生泄漏时的故障特征,为后续测试系统的研究提供依据。其次,基于模块化的方法,研究稳定高效的陶瓷压机在线数据状态监测子系统。针对陶瓷压机智能诊断的需求,设计测试系统的体系结构;在硬件系统方面,研究并设计数据处理设备,对压机关键信号进行预处理;在软件系统方面,设计高速、模块化的监测程序,结合软件设计的框架优化,提高系统的运行效率。然后,基于小波去噪和小波变换理论,研究高精度的故障分析子系统。基于模块化的设计思路,建立故障分析子系统程序框架;研究小波变换在压机局部频谱分析的特性,建立显著优于传统滤波去噪的小波去噪优化模型;分析小波变换在检测突变信号和不同频率分段信号的特性,研究小波变换对奇异信号监测的精确性。最后,结合仿真分析与现场实验的方式,验证所建立测试系统的可靠性。基于被测压机建立状态监测系统,验证测试系统的正确性及可靠性;针对现场无法提取压机故障信号的制约,建立压机的联合仿真平台,采用数值计算与联合仿真的方法,验证小波变换对故障信号精确诊断的可靠性。本文的创新之处在于,针对陶瓷砖成型特性,围绕在线数据监测与精确故障诊断,研究压机液压系统的高效率测试系统,为压机性能提升瓶颈的突破与智能化发展提供保障;基于陶瓷压机的实际工况及粉末负载特性,建立陶瓷压机的联合仿真平台,通过故障仿真信号的小波分析,实现了非破坏性实验下,主缸泄漏故障特征的提取,为压机故障的精确诊断提供新的手段。