融合葉尖定時(shí)信號(hào)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子故障診斷技術(shù)研究.pdf

1、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部件，其運(yùn)行過(guò)程中的故障呈現(xiàn)多種形式，振動(dòng)問(wèn)題十分復(fù)雜。傳統(tǒng)的軸系振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法在轉(zhuǎn)子不平衡、不對(duì)中、碰摩等故障的診斷領(lǐng)域得到了廣泛研究，但在分析葉盤(pán)裂紋、葉片失效、氣激振動(dòng)等故障方面受到了限制。葉尖定時(shí)技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)葉片的運(yùn)行參數(shù)，在提取葉片、葉盤(pán)故障特征的應(yīng)用中具有特殊優(yōu)勢(shì)。本文主要研究融合葉尖定時(shí)測(cè)振與軸系振動(dòng)監(jiān)測(cè)兩種信息源，結(jié)合歷史與經(jīng)驗(yàn)信息，在已知故障發(fā)生和故障類型基礎(chǔ)上，辨識(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子故障程度、位

2、置等相關(guān)參數(shù)，減小判斷誤差，提高致信度的故障診斷技術(shù)。具體開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的工作：
　　 將兩個(gè)按一定角度安裝的葉尖定時(shí)傳感器構(gòu)成采樣雙通道，在葉尖定時(shí)數(shù)據(jù)分析中引入了通信領(lǐng)域中的ESPRIT方法用于頻率辨識(shí)。該方法可分辨葉片振動(dòng)數(shù)據(jù)中的多個(gè)頻率分量。分析了轉(zhuǎn)速變化、信噪比等參數(shù)對(duì)辨識(shí)精度的影響。
　　 研究了用于均布傳感器的葉尖定時(shí)葉片振動(dòng)數(shù)據(jù)重建算法，并根據(jù)B樣條函數(shù)構(gòu)造了插值核函數(shù)，通過(guò)仿真分析了該函數(shù)的重構(gòu)性能

3、和誤差產(chǎn)生的原因。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該算法可用于對(duì)葉片振動(dòng)幅值參數(shù)的辨識(shí)。
　　 采用傳遞矩陣法和有限元法分別建立了轉(zhuǎn)子不平衡故障和碰摩故障模型，求解故障力振動(dòng)響應(yīng)，分析了各相關(guān)參數(shù)對(duì)響應(yīng)特征的影響。并在此基礎(chǔ)上結(jié)合小波空域?yàn)V波原理，提出了小波包系數(shù)相關(guān)濾波算法。該方法在已知故障類型的前提下可用于強(qiáng)背景信號(hào)下的故障特征提取和并發(fā)故障情況下的指定特征提取。將該方法與小波重分配譜、Hilbert-Huang變換兩種時(shí)頻分析方法結(jié)合，應(yīng)用于碰

4、摩故障加速度信號(hào)的特征提取，取得了較好的效果。
　　 葉尖定時(shí)數(shù)據(jù)中耦合的轉(zhuǎn)子軸系故障特征會(huì)影響葉片工作狀態(tài)判斷的準(zhǔn)確性，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題本文采用了小波包系數(shù)相關(guān)濾波算法來(lái)濾除葉尖定時(shí)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)子不平衡故障響應(yīng)。該方法首先通過(guò)ESPRIT算法辨識(shí)振動(dòng)頻率特征，再融合軸系測(cè)振系統(tǒng)定量識(shí)別葉盤(pán)不平衡量，將其響應(yīng)能量作為閾值進(jìn)行濾波。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，該方法能在一定程度上抑制葉片振動(dòng)信號(hào)中由葉盤(pán)不平衡故障帶來(lái)的干擾。
　　 通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索了