全矢譜技術(shù)及設(shè)備故障診斷應(yīng)用研究.pdf

1、設(shè)備故障診斷是基于多學(xué)科交叉的實(shí)用工程技術(shù)。故障診斷的研究宗旨是提高診斷的準(zhǔn)確率和增強(qiáng)技術(shù)的工程實(shí)用性。信息的獲取技術(shù)以及對(duì)信息的正確、完整、充分地利用是提高診斷準(zhǔn)確性的關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性工作。大量的科學(xué)研究和工程實(shí)踐表明，對(duì)已獲取的信息沒(méi)有正確、充分利用是導(dǎo)致誤診和漏診的根本原因。本文以連續(xù)型過(guò)程工業(yè)的大型關(guān)鍵設(shè)備為對(duì)象，針對(duì)現(xiàn)有信息融合技術(shù)所存在的不足，從故障機(jī)理、診斷方法、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等多方面對(duì)全矢譜技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了研究。解

2、決了由于信息不完整而制約提高診斷準(zhǔn)確率的瓶頸問(wèn)題，為工程應(yīng)用提供了基礎(chǔ)保障。首先，研究了齒式聯(lián)接不對(duì)中轉(zhuǎn)子的故障機(jī)理及其物理特性。依據(jù)齒式聯(lián)接不對(duì)中故障的信號(hào)特征，對(duì)齒式聯(lián)接不對(duì)中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)反問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。分別從幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)角度揭示了在運(yùn)轉(zhuǎn)和鎖定狀態(tài)下不對(duì)中轉(zhuǎn)子的故障機(jī)理，推導(dǎo)了故障狀態(tài)下輪齒的嚙合線方程。指出聯(lián)軸器在平行位移、角度位移和綜合位移故障狀態(tài)下，其軸心線回轉(zhuǎn)輪廓分別為圓柱體、雙錐體和半錐體。在鎖定

3、狀態(tài)下的故障物理特性與不平衡故障特征相似。研究表明：形如齒式聯(lián)接不對(duì)中等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械類典型故障，對(duì)其故障性質(zhì)的識(shí)別和診斷，依賴于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的空間綜合信息。研究為工程實(shí)際正確識(shí)別齒式聯(lián)接不對(duì)中轉(zhuǎn)子的故障類型提供了理論依據(jù)，同時(shí)也表明進(jìn)行全矢譜技術(shù)研究的必要性。第二，提出了旋轉(zhuǎn)機(jī)械同源信息融合的全矢譜分析新方法。在分析轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)特性基礎(chǔ)上，論證了在信息遺漏條件下所引起故障誤判和漏判的必然性。提出了基于同源信息融合的全矢譜分析方法。給

4、出了全矢譜方法的快速數(shù)值算法。提出了基于同源信息融合能量分析的全矢功率譜方法—強(qiáng)度法、回轉(zhuǎn)法、面積法和周長(zhǎng)法，并分析了其靈敏度。確定了適合旋轉(zhuǎn)機(jī)械能量評(píng)價(jià)的基本方法。解決了旋轉(zhuǎn)機(jī)械全信息分析中頻率分辨率低、不便進(jìn)行能量分析以及難以繼承以往診斷規(guī)則等問(wèn)題。第三，提出了旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的空間域分析思想。將全矢譜分析技術(shù)推廣到三維空間。推導(dǎo)了三維空間中轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)模式以及三維全矢譜分析的應(yīng)用形式。證明了在三維空間中，轉(zhuǎn)子軸心在某一

5、諧波下的回轉(zhuǎn)軌跡處于某一空間平面，且為一橢圓。經(jīng)適當(dāng)變換，可以按照二維全矢譜分析方法，對(duì)包括軸向信息在內(nèi)的三維信息進(jìn)行融合，提出了三維空間全矢譜和三維空間全矢功率譜。在理論分析基礎(chǔ)上，給出了三維信息融合分析的具體方法和快速數(shù)值算法。建立了旋轉(zhuǎn)機(jī)械全信息三維空間分析的基本構(gòu)架。第四，創(chuàng)建了基于全矢譜技術(shù)的同源信息融合全信息分析體系。將旋轉(zhuǎn)機(jī)械全矢譜分析技術(shù)拓寬到除頻域分析以外的其它信號(hào)分析與數(shù)據(jù)處理應(yīng)用領(lǐng)域。提出了全矢倒頻譜

6、(FVCS)、全矢短時(shí)傅立葉變換(FSFT)、全矢維格納分布(FWVD)、全矢諧波小波包變換(FHWT)以及全矢最大熵譜(FMEM)等全新的分析方法。表明本文提出的方法可以延拓到幾乎所有常規(guī)旋轉(zhuǎn)機(jī)械信號(hào)分析領(lǐng)域，極大地拓寬了旋轉(zhuǎn)機(jī)械全信息分析的應(yīng)用范圍，構(gòu)建了同源信息融合全矢譜分析的完整體系。為開(kāi)發(fā)以全矢譜技術(shù)為核心的智能分析診斷系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。第五，構(gòu)建了基于現(xiàn)代化設(shè)備管理的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷網(wǎng)絡(luò)體系。探討了基于Inte

7、rnet/Intranet遠(yuǎn)程診斷網(wǎng)絡(luò)的多重實(shí)施模式，制定了基于Browser/Server模式的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。該體系基于WEB編程技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理，選擇JBuilder X、J2EE和Dreamweaver MX作為開(kāi)發(fā)工具。 以Win2000 Server/Linux+SQL Server+Tomcat 5.0為軟件運(yùn)行平臺(tái)。該體系具有遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷、技術(shù)交流、技術(shù)培訓(xùn)以及數(shù)據(jù)交換等功能?？梢苑奖愕嘏c企業(yè)MIS網(wǎng)、ERP以

8、及EAM等系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，為應(yīng)用基于全矢譜技術(shù)開(kāi)發(fā)的系列產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)備資產(chǎn)管理提供了良好的基礎(chǔ)平臺(tái)。第六，研制開(kāi)發(fā)了以全矢譜技術(shù)為核心的系列產(chǎn)品。開(kāi)發(fā)了適用于大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的在線系統(tǒng)—eM3000設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)行管理系統(tǒng)和適用于中、小型旋轉(zhuǎn)設(shè)備的離線系統(tǒng)—PDES設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)。它們以全矢譜技術(shù)為核心，以嵌入式技術(shù)為特征，以遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)?？煞奖銓?shí)施機(jī)組的在/離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、資產(chǎn)管理與安全評(píng)價(jià)。eM3000