整体式天然气压缩机状态监控系统设计

【摘要】：整体式天然气压缩机是工业生产中的重要机械设备,广泛应用于石油天然气、化工、工矿等行业。论文针对传统压缩机使用就地仪表和继电器、接触器进行监控的不足,设计了基于PLC、智能传感器和触摸屏的整体式天然气压缩机状态监控系统。此外,针对采用温度、压力信号进行气阀故障诊断的缺陷,论文进行了基于气阀振动信号小波包分析的故障诊断技术研究。 论文在阐述了压缩机结构和工作原理的基础上,分析了由往复式压缩机的运动特性引起的振动以及常见故障。然后,论文根据增压站的工艺要求进行监控系统总体设计。整体式天然气压缩机状态监控系统设计中,主要分为硬件设计和软件设计。在监控系统硬件设计中,论文首先分析了系统监测点和工艺指标,然后进行系统硬件的选型,最后完成系统电气原理图的设计。在硬件设计的基础上,论文进行监控系统软件设计。软件设计主要包括PLC监控程序和触摸屏组态程序的设计,实现对整体式天然气压缩机的逻辑控制和人机交互功能。最后,进行监控系统的仿真调试,验证系统能够实现对整体式天然气压缩机的有效监控,能够对机组的流体性故障做出及时判断和处理。 通过状态监控系统的设计,系统能够对流体性故障进行自动处理,但对机械性的故障监控系统无法判断。因此,论文进行了基于小波包分析理论的整体式天然气压缩机故障诊断的研究。故障诊断以气阀为研究对象,通过采集气阀振动信号进行小波包变换,提取信号能量作为故障特征向量,对比正常信号的特征向量来判断气阀故障,实现对气阀阀片断裂和弹簧断裂故障的诊断。 【关键词】：状态监控 压缩机 故障诊断 PLC 小波分析
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH45;TP277
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-11
• 1.1 论文研究的背景和意义7
• 1.2 监控系统和故障诊断技术7-10
• 1.2.1 监控系统和故障诊断技术国内外发展现状8
• 1.2.2 压缩机监控系统和故障诊断技术8-10
• 1.3 论文的主要研究内容10-11
• 第2章 压缩机概述11-21
• 2.1 往复式压縮机简介11-14
• 2.1.1 压缩机分类11-13
• 2.1.2 整体式压缩机结构及原理13-14
• 2.2 往复式压缩机振动分析14-17
• 2.2.1 往复式压缩机运动特性14-15
• 2.2.2 往复式压缩机受力分析15-16
• 2.2.3 往复式压缩机振动分析16-17
• 2.3 往复式压缩机常见故障分析17-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 整体式压缩机状态监控系统硬件设计21-41
• 3.1 监控系统总体设计21-25
• 3.1.1 天然气增压工艺简介21-22
• 3.1.2 监测工艺参数与系统设计要求22-24
• 3.1.3 监控系统总体设计方案24-25
• 3.2 系统监测点分析与硬件选型25-34
• 3.2.1 系统监测点分析25-28
• 3.2.2 监控系统硬件选型28-34
• 3.3 监控系统电气原理图设计34-39
• 3.3.1 监控系统电气控制方案设计34-35
• 3.3.2 监控系统PLC模块电气原理图设计35-39
• 3.4 监控系统硬件安装与测试39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 整体式压缩机状态监控系统软件设计41-85
• 4.1 PLC控制程序设计41-70
• 4.1.1 监控程序硬件组态42-43
• 4.1.2 系统I/O地址分配43-44
• 4.1.3 监控系统程序设计44-70
• 4.2 人机界面程序设计70-79
• 4.2.1 人机界面简介70-72
• 4.2.2 建立PLC与触摸屏的连接72
• 4.2.3 监控界面组态程序设计72-79
• 4.3 系统调试与仿真79-83
• 4.3.1 数据采集与显示程序调试79-81
• 4.3.2 报警和停机程序调试81
• 4.3.3 参数设置程序调试81-83
• 4.4 监控系统现场试运行与调试83-84
• 4.5 本章小结84-85
• 第5章 整体式压缩机气阀故障诊断技术研究85-112
• 5.1 小波分析基本理论85-90
• 5.1.1 小波变换85-86
• 5.1.2 多分辨分析86-88
• 5.1.3 小波包分析88-90
• 5.2 小波分析在信号处理中的应用90-93
• 5.2.1 信号提取技术研究90
• 5.2.2 信号降噪处理技术90-91
• 5.2.3 非平稳信号检测研究91-93
• 5.3 气阀振动信号采集和分析系统设计93-97
• 5.3.1 气阀结构和工作原理93-94
• 5.3.2 气阀振动信号采集系统设计94-96
• 5.3.3 气阀振动信号分析系统设计96-97
• 5.4 小波包分析在气阀故障诊断中的应用研究97-111
• 5.4.1 小波函数的选取原则97-98
• 5.4.2 信号的小波包分析过程98-102
• 5.4.3 气阀故障诊断技术研究102-111
• 5.5 本章小结111-112
• 第6章 总结与展望112-114
• 6.1 总结112
• 6.2 展望112-114
• 致谢114-115
• 参考文献115-118
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果118

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