基于過程信息融合的旋轉(zhuǎn)機(jī)械信息火用故障診斷研究.pdf

1、本文以國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目：“旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動故障信息火用診斷方法研究”為課題研究背景，以旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對象，基于對國內(nèi)外旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動故障診斷理論與技術(shù)研究現(xiàn)狀的分析，針對目前振動故障診斷中依靠隨機(jī)提取的狀態(tài)信息進(jìn)行診斷存在的不足，本文提出了基于多狀態(tài)的過程信息來進(jìn)行診斷的新思路，在此基礎(chǔ)上，本文首次建立了一個全新的基于過程信息融合的旋轉(zhuǎn)機(jī)械信息火用故障診斷體系，該診斷體系對振動信號的故障判別、故障定位以及故障烈度診斷進(jìn)行了系統(tǒng)

2、的研究。
　　 首先，根據(jù)論文研究內(nèi)容的需求，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子故障模擬試驗(yàn)方案，對每種故障均進(jìn)行了多次升速試驗(yàn)，獲得了大量的故障試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為論文的研究提供了強(qiáng)有力地?cái)?shù)據(jù)支持。同時通過與已有文獻(xiàn)總結(jié)的故障征兆進(jìn)行對比，不僅對所模擬故障信號的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證，還發(fā)現(xiàn)了一些故障在升速過程中新的故障征兆及過程變化規(guī)律。
　　 第二，針對當(dāng)前旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷中依靠隨機(jī)抽取的狀態(tài)信息進(jìn)行診斷存在的不足，提出了基于多狀態(tài)的過程信息來進(jìn)行診斷

3、的新思路。從信息熵的思路出發(fā)，選取最能反映故障振動信號過程變化規(guī)律的單軸振測點(diǎn)和單瓦振測點(diǎn)來構(gòu)造雙測點(diǎn)多轉(zhuǎn)速下的信息熵矩陣。并根據(jù)已有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別計(jì)算得到了8種典型故障基于時域奇異譜熵、頻域功率譜熵以及時-頻域小波空間特征譜熵的信息熵樣本矩陣。
　　 第三，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷領(lǐng)域首次提出并定義一個全新的基于過程信息融合的概念——信息火用，并建立了旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動的信息火用故障診斷方法來定量刻畫過程變化規(guī)律。分別構(gòu)造了8種典型故障

4、的時域、頻域以及時-頻域的信息火用樣本矩陣，并通過實(shí)例計(jì)算演示了信息火用故障診斷方法。在實(shí)例計(jì)算中，針對該診斷方法存在的不足，通過定義信息火用空間貼近度的概念，提出了基于信息火用空間貼近度的信息火用故障診斷方法。
　　 第四，從另一個角度出發(fā)，將不同過程中對應(yīng)狀態(tài)間的過程變化規(guī)律也定義為一種新的信息火用，使得信息火用概念得以延伸，更具普遍性。由于升速過程中振動信號的三維幅值譜最能反映振動信號的過程變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上定義了頻域時

5、空特征譜的概念，并將其作為特征值，由此建立了基于頻域時空特征譜的信息火用故障診斷方法，并構(gòu)造了8種典型故障基于頻域時空特征譜的信息火用樣本矩陣。計(jì)算結(jié)果表明，該方法具有很強(qiáng)的故障分類能力，是一種有效的基于過程信息融合的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動故障診斷的新方法。
　　 最后，首次建立了一個全新的基于過程信息融合的旋轉(zhuǎn)機(jī)械信息火用故障診斷體系，該診斷體系對振動信號的故障判別、故障定位以及故障烈度診斷進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，其診斷流程為：首先通過基于頻