基于小波变换的转子动静件碰摩故障诊断研究

利用小波变换与多分辨率分析理论，对振动信号进行多尺度分解，通过分析细节信号的能量分布研究了振动信号中碰摩特征，由信号的一种特征向量进行了信号特征的放大处理，进而可以清晰地得到振动信号小波分解细节的能量分布特征，能够比较准确地诊断碰摩故障程度，同时也能有效地区分不磁摩与整圈碰摩。     

考虑定子支撑弹性的碰摩转子系统非线性特性研究

旋转机械的转子与定子间的碰摩是常见故障之一,本文分析了油膜支撑的单转子系统与弹性外壳性碰摩时的非线性动力学行为。通过对所建数学模型进行数值解,得到了系统的周期分岔图、三维频谱图和转速一振幅图,显示了该类系统所固有的动力学特性,所得出的结论为旋转机械的故障诊断提供了一定的理论基础。     

大型汽轮机转子碰摩振动特征分析

汽轮发电机组转动部件与静止部件的碰摩是运行中常见故障.以某发电厂的300MW汽轮机转子的碰摩故障为例,通过理论分析故障的特征,并针对具体机组提出了诊断机组动静件碰摩故障的方法.     

Jeffcott转子碰摩故障试验研究

针对工种实际中遇到的机组转子摩故障开展了试验研究,通过大量的试验,观测到了工作转子速低于一阶临界转速时,转子定子局部碰摩引起的倍频振动,高于一阶临界转速时,局部碰摩引起的分频振 及某些转速内出现的异频伪共振现象,试验民其于碰摩力模型和仿真结果定性一致,试验还表明,异频伪共振是高速工作的转子发生碰摩时的主要振动成分,这一结论对诊断和抑制高速转子的异常超标振动有积极意义。     

有限元与包络解调相结合的碰摩故障诊断

利用有限元与包络解调方法研究碰摩故障下静子振动信号的变化规律。分析静子振动机理,碰摩时静子受到冲击力作用,会引发静子高频固有振动,提出可采用包络解调法进行碰摩故障的诊断。针对静子结构特点,利用有限元方法进行静子碰摩振动动力学分析,然后进行静子振动信号的包络分析,从而完成分析诊断过程。最后分别进行单点碰摩与局部碰摩故障模拟实验,对实测静子振动信号进行包络解调分析,仿真与实验结果表明静子的高频固有振动信号可以揭示碰摩故障的发生。     

小波变换在转子动静碰摩故障诊断中的应用

小波变换在时域和频域均有很好的局部特性,适用于处理非平稳信号.本文利用小波分析技术对汽轮机组动静碰摩的振动信号进行处理,通过多尺度分析,使碰摩故障特征在相应的尺度图上体现出来,为汽轮发电机组轴系碰摩故障识别提供了新的方法.     

Jeffcott转子碰摩的弯扭耦合振动特性分析

针对两端刚性支承的Jeffcott转子，采用库仑摩擦模型描述了碰摩力和力矩，建立了碰摩转子的非线性弯扭耦合振动微分方程。从扭振对碰摩特性的影响和扭振碰摩特征响应两个角度，进行了碰摩特性的数值分析。通过以转速比变化为参数的分岔图发现：弯振分岔图大致可分为四个复杂运动区，有无考虑扭振的分岔图都具有周期运动、拟周期运动和复杂的混沌运动形式，但它们进入和离开这些复杂运动区的路径和在复杂区内的运动形式却有所不同；而扭振分岔图与考虑弯扭耦合的弯振分岔图存在对应关系，它也可分为四个复杂运动区，也具有周期运动、拟周期运动和复杂的混沌运动等形式。文中揭示的振动特征为转子系统的状态识别与诊断提供了一条新思路。     

离心压缩机碰摩振动建模及改进方法

分析了福建龙岩某厂离心压缩机运行中碰摩振动的实际故障,认定碰摩是转子与静止部件摩擦引起的一种特有故障。局部碰磨一般是不对称的非线性振动,多数情况下产生转速频率的1/2次谐波振动;大面积碰摩会产生附加非线性作用,而使二、三次谐波幅值明显加大。运用非线性动力学理论,建立碰摩振动模型,并以实验进行验证,证明该模型是可行的,为离心压缩机工程实际碰摩故障准确诊断、控制提供了依据。分析了影响碰摩振动的因素,认为偏心距、转速、半径间隙、偏心量、静子径向刚度等对碰摩振动影响较大。提出一些具体的改进方法,可为同类问题提供参考。     

基于HHT的转子系统定点碰摩实验研究

基于工程实际需求,对转子系统定点碰摩故障的运动特性及时频特征进行了实验研究。实验选取了不同转速下的三种典型工况,在传统的幅值谱、轴心轨迹分析方法基础上进一步应用Hilbert-Huang变换(HHT)通过对故障信号的自适应分解及Hilbert时频谱、边际谱分析从瞬时频率的角度详尽的刻画了系统的时变特性,揭示了转子系统定点碰摩呈现显著的周期性运动特性及具体的时间-频率(瞬时频率)-幅值及能量分布情况,为故障的早期预防与进一步诊断提供参考。     

可调品质因子小波变换在转子早期碰摩故障诊断中应用

针对高速旋转机械转子发生早期动静碰摩故障时主要为转子工频成份及转子与支撑间碰摩所致瞬态冲击信号成份,据可调品质因子小波变换对信号品质因子定义为转子工频成份为高品质因子信号、转子动静碰摩所致瞬态冲击信号为低品质因子信号,分别构建高、低品质因子小波变换基函数实现转子早期动静碰摩信号工频成份与瞬态冲击成份有效分离,对碰摩故障进行模式识别。通过仿真信号及转子碰摩实验信号验证可调品质因子小波变换在转子早期碰摩故障诊断中的有效性。     

基于定子振动特征的转子绕组短路故障识别

分析了汽轮发电机转子绕组匝间短路故障和转子不平衡故障时定、转子径向振动特征。当转子绕组匝间短路故障发生时,转子基频振动增加,定子二倍频振动减小;当转子不平衡故障发生时,转子基频振动增加,定子二倍频振动增加,不同于转子绕组匝间短路故障时的定子振动特征。在此基础上提出了基于定子振动信号的转子绕组匝间短路故障识别方法,与传统的单纯利用转子振动信号的诊断模型相比,可有效识别转子绕组匝间短路故障和转子不平衡故障。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机定、转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

质量慢变转子系统的松动与碰摩故障研究

建立了带有支承松动和碰摩耦合故障的质量慢变转子系统的动力学模型，利用数值积分和Poincare映射方法对其非线性动力学行为进行了数值仿真研究，给出了系统响应随转子转动频率变化的分岔图和最大Lyapunov指数曲线图，并分析了时间慢变系数对转子系统动力学行为的影响。结果表明：转子横向和纵向响应分别决定于转、定子碰摩和支承松动，且此两种方向的振动特性不完全同步．另外碰摩的频率范围主要局限在转子固有频率前、后50％以内，而时间慢变系数也对转子系统的混沌运动有较大影响等。     

基于支持向量机的转子振动信号故障分类研究

转子在运行过程中的振动加速度信号包含了转子运行状态大量信号，瞬态过程中故障加速度信号特征的提取及其识别对于旋转机械故障诊断是十分重要的。针对在升降速运行时的故障特征数据样本有限而制约有效智能诊断的问题，探讨和提出了基于支持向量机的加速度信号故障诊断方法。实验分析结果表明：该方法可实现转子的振动加速度信号对转子在升降速运行时的多故障的识别和诊断。     

具有弹性静子的碰摩转子轴承系统非线性动力特性研究

建立了非线性油膜力作用下具有弹性静子的转子-轴承系统碰摩故障模型。采用Rugge-Kutta数值积分方法对碰摩故障进行动力学求解,得到系统响应的分岔图。对比研究了有、无碰摩故障情况下系统动力特性,分析了静子质量及碰摩刚度对转子响应的影响。分析结果表明：静子质量越大、碰摩刚度越大,转静子的耦合作用越明显;碰摩刚度较小时,产生的碰摩力较小,即使发生碰摩,对系统的动力特性影响也很小。     

一种转子故障信号的小波降噪新方法

由于用小波分析进行转子故障信号降噪,小波分解的层数难于确定,降噪的效果与故障转子的转速和信号采样频率密切相关,因此降噪过程难于自动完成。文章针对该问题,提出了一种新的转子故障信号小波降噪方法,首先对原始数据进行重新采样,然后再用小波变换分解到规定的层数,最后运用D onoho软阈值法实现自动降噪。本文方法能够有效地克服小波分解层数对转速和采样频率的依赖。大量的仿真和实验算例对新方法进行了验证,表明了其有效性和稳健性。     

基于自相关降噪的混叠转子振动信号分离

航空发动机在运行过程中,传感器测得的振动信号是各振源的混叠信号,且含有很强的噪声。常规的信号处理方法难以分离混叠信号,对机器的健康监测和故障诊断造成了很大的困难。介绍了盲源分离基本原理和方法,指出盲源分离算法在强噪声环境下失效。针对强噪声环境下的混叠振动信号,提出首先通过时延自相关降噪方法对振动信号进行降噪,然后通过盲源分离算法对降噪后的信号分离。仿真结果验证了提出方法的有效性。最后,利用该方法对实测混叠转子振动信号成功实现了降噪和盲分离,为噪声环境下的混叠信号分离提供了一种新的方法。     

基于声振信号EMD分解的轻微碰摩故障诊断方法研究

针对转子系统局部碰摩故障特征及声音振动信号特点,采用一种基于声振信号经验模式分解(Empirical Mode Decomposition简称EMD)的轻微局部碰摩故障诊断方法对滑动轴承碰摩故障进行特征提取。由于EMD分解不需要固定的基函数,根据信号特征自适应的调整,从而实现碰摩特征及旋转激励背景信号自动分解。通过设计滑动轴承缺油工况轴承碰摩试验,并进行振动全息测试分析,将所得声振信号本征模式函数时域特征和边界谱特征与转子径向位移及轴承座加速度信号对比分析,确定了碰摩部件;从而证明基于声振信号EMD分解的碰摩故障诊断方法的有效性。     

弹性机匣双盘碰摩转子系统的稳定性

建立了计及机匣弹性、陀螺力矩并考虑轴承回转动力激励的悬臂双盘碰摩转子系统的动力学模型和运动微分方程,根据稳定性理论,由Jacobi矩阵特征值的性质分析了转子系统参数对转子系统解的稳定性的影响,并利用系统的阶跃响应和零极点分布图判别系统运动是否稳定。分析结果表明：轴承回转动力激励和碰摩对系统稳定性产生不利影响;两轴承刚度对稳定性影响基本相同,而两轴承的回转动力激励和两圆盘碰摩对稳定性影响明显不同;机匣连接刚度越小,机匣刚度越大,越有利于系统的稳定;轴承刚度大于临界轴承刚度时,系统存在稳定运动区域,否则系统不存在稳定运动区域。     

Comparison between vibration and stator current analysis for the detection of bearing faults in asynchronous drives

This study deals with the application of vibration and motor current spectral analysis for the monitoring of rolling bearings damage in asynchronous drives. Vibration measurement is widely used to detect faulty bearings operations. However, this approach is expensive and cannot always be performed, while electrical quantities such as the machine stator current are often already measured for control and detection purposes. Signal processing methods and global indicators associated with bearing fault detection of vibration measurements are recalled. Compared to these methods, an automatic detector based on vibration spectral energy extraction is then proposed and its performances are discussed. Moreover, load torque measurements underlines that bearing faults also induce mechanical load torque oscillations. Therefore a theoretical stator current model in case of load torque oscillations is used to demonstrate the presence of phase modulation (PM) on stator currents. Frequency behaviour of the related sideband components is strongly investigated for monitoring purposes. Thus, a fault detector using the extraction of spectral energy of stator current is proposed to detect damaged bearings. This detector is then compared to the one defined on vibration signals.