融合葉尖定時信號的旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子故障診斷技術(shù)研究.pdf

1、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為旋轉(zhuǎn)機械的核心部件，其運行過程中的故障呈現(xiàn)多種形式，振動問題十分復(fù)雜。傳統(tǒng)的軸系振動監(jiān)測方法在轉(zhuǎn)子不平衡、不對中、碰摩等故障的診斷領(lǐng)域得到了廣泛研究，但在分析葉盤裂紋、葉片失效、氣激振動等故障方面受到了限制。葉尖定時技術(shù)能夠監(jiān)測旋轉(zhuǎn)葉片的運行參數(shù)，在提取葉片、葉盤故障特征的應(yīng)用中具有特殊優(yōu)勢。本文主要研究融合葉尖定時測振與軸系振動監(jiān)測兩種信息源，結(jié)合歷史與經(jīng)驗信息，在已知故障發(fā)生和故障類型基礎(chǔ)上，辨識旋轉(zhuǎn)機械轉(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)。具體開展了以下幾個方面的工作：
　　 將兩個按一定角度安裝的葉尖定時傳感器構(gòu)成采樣雙通道，在葉尖定時數(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。該方法可分辨葉片振動數(shù)據(jù)中的多個頻率分量。分析了轉(zhuǎn)速變化、信噪比等參數(shù)對辨識精度的影響。
　　 研究了用于均布傳感器的葉尖定時葉片振動數(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)實驗驗證該算法可用于對葉片振動幅值參數(shù)的辨識。
　　 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，求解故障力振動響應(yīng)，分析了各相關(guān)參數(shù)對響應(yīng)特征的影響。并在此基礎(chǔ)上結(jié)合小波空域濾波原理，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背景信號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變換兩種時頻分析方法結(jié)合，應(yīng)用于碰

4、摩故障加速度信號的特征提取，取得了較好的效果。
　　 葉尖定時數(shù)據(jù)中耦合的轉(zhuǎn)子軸系故障特征會影響葉片工作狀態(tài)判斷的準(zhǔn)確性，針對這個問題本文采用了小波包系數(shù)相關(guān)濾波算法來濾除葉尖定時數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)子不平衡故障響應(yīng)。該方法首先通過ESPRIT算法辨識振動頻率特征，再融合軸系測振系統(tǒng)定量識別葉盤不平衡量，將其響應(yīng)能量作為閾值進(jìn)行濾波。經(jīng)實驗分析，該方法能在一定程度上抑制葉片振動信號中由葉盤不平衡故障帶來的干擾。
　　 通過實驗探索了