小波能谱熵和优化神经网络的滚动轴承诊断方法

内圈裂纹、外圈松动和掉渣是滚动轴承常见典型故障,为实现其快速、准确地诊断,本文提出基于振动信号小波能谱熵特征和神经网络相结合的滚动轴承诊断方法。首先对振动信号进行小波分解和重构,得到小波重构系数,利用重构系数的能谱熵特征作为神经网络输入进行滚动轴承的故障类型的识别,同时引入遗传算法对神经网络结构参数进行优化,以进一步提高故障识别诊断速度和准确率。结果表明:该方法用于轴承典型故障诊断有着更高的诊断速率和故障识别率。     

用盲反卷积和改进谱减法提取轴承微弱特征

为了有效提取滚动轴承早期损伤时微弱的故障特征,提出盲反卷积和改进谱减法(SSM)的振动信号分析方法。建立了滚动轴承振动信号卷积分析模型,阐述了冲击传递过程,根据无量纲特征构造了优化盲反卷积滤波器以检测振动信号中的微弱冲击成分。引入高效信号消噪方法——SSM消除盲反卷积后的背景噪声以增强故障特征。由于工程中轴承噪声频带较宽且幅值相差较大,易引起附加噪声分量,在经典SSM基础上,根据滚动轴承振动信号损伤信息存在于低频和高频调制区的特点,通过噪声能量和畸变量指标优化调整参数进行频域谱减。测试信号处理显示了改进SSM的优越性。最后将盲反卷积和改进SSM用于轴承诊断,结果表明该方法能提取滚动轴承早期损伤的冲击特征。     

局部切空间排列算法用于轴承早期故障诊断

提出了一种基于经验模态分解(EMD)和局部切空间排列算法(LTSA)相结合的滚动轴承早期故障诊断方法。首先,利用经验模态分解算法分解滚动轴承不同模式下的振动信号,得到各阶本征模态分量和残余分量,提取各分量中的幅域参数和频域参数组成原始特征参数集;然后,建立基于类别可分性测度的邻域参数k选取方法,运用局部切空间排列算法实现敏感特征提取;最后,应用该方法对滚动轴承不同状态下的振动数据进行特征提取和模式识别,对比分析改进后的局部切空间排列算法与主成分分析、核主元分析以及传统局部切空间排列算法的故障模式识别能力。分析结果表明,该方法提取的滚动轴承故障特征敏感性较好,提高了故障模式识别能力,实现了滚动轴承的早期故障诊断。     

最小熵解卷积在滚动轴承早期故障诊断中的应用

滚动轴承发生早期故障时,轴承座的振动信号一般很微弱,且隐含的冲击成分常被淹没在强烈的噪声中,直接做频谱或包络谱分析,其故障特征很难提取。最小熵解卷积方法可以提高被分析信号的信噪比,突出隐含在故障信号中的脉冲成分。应用最小解卷积方法对滚动轴承滚动体、外圈和内圈三类典型早期故障信号进行了相应的解卷积滤波,然后进行幅值谱和包络解调分析,提取出了相应的典型故障特征。应用验证了最小熵解卷积方法在滚动轴承早期故障诊断中的有效性和优点。     

滚动轴承振动的周期平稳性分析及故障诊断

分析滚动轴承出现故障后振动信号的特征,在给出滚动轴承冲击信号数学模型的基础上,指出滚动轴承故障为典型的非平稳信号,具有很宽的频带,用幅值谱难以获得故障特征.利用滚动轴承回转工作的特点,推导滚动轴承故障信号的循环平稳性,指出该故障信号为几乎周期平稳信号.简单介绍二阶循环统计量的解调特性,提出先对滚动轴承故障信号进行带通滤波,然后利用二阶循环统计量解调来进行故障特征识别.对工业现场故障数据的分析表明所提出方法的有效性.     

基于振动和声发射的滚动轴承故障检测

滚动轴承故障早期微弱特征信息的提取对于保障机械系统的正常运行具有十分重要的意义。鉴于单一类型传感器采集到的信息局限性,有时会造成诊断准确率较低。提出了一种将振动加速度与声发射两种检测信息融合的方法,并将其应用于滚动轴承故障的诊断。首先构建滚动轴承多传感器故障信息处理与融合的算法模型,随后基于滚动轴承故障实验平台与测试系统,获得滚动轴承典型状态的振动加速度和声发射信号,并对实验数据进行分析处理;最后,在此基础上,将振动加速度和声发射两种信号数据特征进行融合,完成对滚动轴承故障的诊断。研究结果表明,该方法对于滚动轴承故障模式的识别较为有效。     

全矢EEMD在轴承故障诊断中的应用

实际工况中滚动轴承故障的振动信号为非线性,非平稳的信号。为了对滚动轴承的故障做出准确识别,根据轴承故障信号的特点,在此提出一种用全矢谱和EEMD相结合来提取故障特征指标,然后利用隐马尔科夫模型对滚动轴承故障进行分类的新方法。首先对实验得到的滚动轴承同源双通道振动信号进行EEMD分解,得到数个IMF分量,选取相关性较高的分量进行全矢融合。然后提取与故障类型相对应的故障特征频率下的幅值作为滚动轴承故障分类的指标,并利用HMM方法进行训练和识别,从而区分出不同的故障类型。最后,利用实验得到的轴承故障信号进行测试,实验结果表明,该方法可以对滚动轴承故障做出较为准确的识别。     

快速谱峭度结合阶次分析滚动轴承故障诊断

针对变速齿轮箱振动信号非平稳、强干扰及信号调制等特征,导致滚动轴承故障难以精确诊断,提出了融合快速谱峭度的滚动轴承故障包络阶次谱诊断方法。采用快速谱峭度自适应确定滤波参数,对时域信号进行带通滤波和包络以提高信噪比,将包络后时域非平稳信号重采样后转换为角域伪平稳信号,消除“频率模糊”,对角域包络信号频谱分析得到阶次包络谱,根据阶次特征对比实现滚动轴承故障诊断,完成了从600~1 500 r/min升速过程中齿轮箱滚动轴承外圈故障的模拟与信号分析实验。结果表明,所提出的方法故障特征阶次最大误差为1.84%,能够有效提取变速工况下滚动轴承故障特征并判定其类型。     

载荷影响下的机电阻抗协整结构损伤识别方法

针对滚动轴承早期故障特征信息十分微弱难以提取以及可调品质因子小波变换(tunable Q-factor wavelet transform,简称TQWT)参数设置依赖使用者经验的问题,提出改进的TQWT的滚动轴承早期故障诊断方法。首先,设定Q因子的区间范围,利用TQWT对滚动轴承故障振动信号进行分解得到若干个分量;其次,对各分量进行包络导数能量算子解调,在能量谱中根据特征频率强度系数这一指标自适应地确定TQWT的最佳分解参数,实现对故障信号的最优分解;最后,通过对最佳分量的包络导数能量谱分析即可准确地提取到轴承故障特征信息。通过对仿真信号、实验数据以及工程案例分析表明,该方法能够有效提取滚动轴承早期微弱故障特征并准确判断出滚动轴承故障类型,具有一定的工程应用价值。     

基于拉普拉斯分值和模糊C均值聚类的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障振动信号的非平稳特征和故障征兆的模糊性,提出了基于拉普拉斯分值和模糊C均值（FCM）聚类的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先在时域和频域对滚动轴承振动信号进行特征提取,组成初始特征向量;然后利用拉普拉斯分值进行特征选择,形成故障特征向量;最后以FCM聚类为故障分类器,实现滚动轴承不同故障类型的识别。应用实例和对比实验表明,该方法能有效提取滚动轴承振动信号特征,诊断滚动轴承故障。     

基于LMD和阶次跟踪分析的滚动轴承故障诊断

变转速工况下的滚动轴承故障振动信号具有多分量调制以及故障特征频率受到转频调制的特点,从而导致故障特征提取困难。对此,将局部均值分解(local mean decomposition,简称LMD)与阶次跟踪分析相结合,提出了一种变转速工况下的滚动轴承故障诊断方法。首先,采用阶次跟踪采样将时域滚动轴承故障振动信号转换到角域;然后,对角域信号进行LMD分解得到若干个乘积函数(product function,简称PF)分量;最后,对各个PF分量的瞬时幅值进行频谱分析,判断滚动轴承的故障部位和类型。通过对滚动轴承实验故障振动信号的分析,结果表明该方法能有效地应用于变转速工况下的滚动轴承故障诊断。     

基于包络分析的灰色磁联度诊断法

利用高斯小波进行解包络分析,提取包络分析的时域特征参数,对特征参数进行模糊处理和隶属度计算,在此基础上设计出故障特征向量,进行灰色关联度分析,从而把包络解调分析、模糊数学和灰色关联分析有机结合在一起,综合它们的优势,进行故障分类和识别,为机械设备的故障诊断提供一条新的思路。     

内燃机变分模态Rihaczek谱纹理特征识别诊断

针对内燃机故障诊断中振动响应信号强耦合、弱故障特征的问题,提出一种基于内燃机振动谱图纹理特征提取的故障诊断方法。首先,为了清晰地刻画内燃机振动信号时频联合分布中的非平稳时变分量,将变分模态分解(VMD)与Rihaczek复能量密度分布方法有效结合,得到了时频聚集性好、无交叉项干扰的内燃机振动谱图像;针对VMD分解过程中的参数选取问题,提出将功率谱熵作为目标函数,对VMD的分解参数进行网格寻优,提高了VMD分解的自适应性。为了实现对内燃机振动谱图像的自动识别及故障诊断,提出了改进的局部二值模式(ILBP)方法,用来对振动谱图中蕴含的纹理信息进行分析,提取低维特征参量并采用最近邻分类器对内燃机不同工况的振动谱图像进行模式识别。将该方法应用于内燃机故障诊断实例中,结果表明该方法能有效提取内燃机振动信号中的微弱故障特征,实现内燃机故障的自动诊断。     

基于多通道振动信号的港机车轮轴承故障诊断

提出一种基于多通道振动信号的港机台车车轮轴承故障诊断的方法。通过分析港机台车车轮轴承的特殊性,阐述现有轴承故障诊断方法以及存在的问题,并指出了基于多通道振动信号分析方法的优势。描述了系统信号采集硬件构架,充分发挥现代计算机的高速运算,大容量存储能力,利用多进程并发,采用模块化思想,搭建了分析系统用户界面软件。通过时域、频域、功率谱、静态参数等多种信号分析方法对振动信号进行分析,实现对轴承的故障诊断。实时监测和离线分析大量现场数据结果表明,该故障诊断系统诊断方便,无需停工,成功率高,符合港机台车车轮轴承故障在线诊断要求。     

齿轮箱故障时域和频域综合诊断技术

本文陈述了典型齿轮箱故障振动信号的特点,采用振动噪声诊断法,在传统的各种信号处理方法的基础上采用时域和频域综合分析法,准确地诊断出SG135-2型汽车变速器齿轮箱断齿故障发生部位.     

石化旋转机械振动故障诊断与治理实例

介绍某石化总厂自备汽轮发电机组及生产流程中的高速风机由于机械与热不平衡、管道力作用、轴承座台板松动及刚性不足等引发的振动问题。根据旋转机器的具体特性，在时域和频域中分析不同工况下的振动特征，对上述问题进行诊断和治理。结果表明，诊断结论是正确的，治理措施取得良好的减振效果。     

基于LabView的压缩机故障诊断系统

利用LabView平台开发一套压缩机故障诊断系统,该系统可对压缩机振动信号进行时域和频域分析,提取振动信号的特征量,从而实现故障诊断的目的。经模拟信号和实测信号试验证明,该系统运行可靠,操作简单方便,具有较高实用价值。     

高速列车转向架区气动噪声分离研究

提出了一种基于快速路径优化的自适应短时傅里叶变换时频分析方法,并将该方法用于行星齿轮箱的故障诊断。该时频分析方法通过使用快速路径优化获得瞬时频率变化规律,在短时傅里叶变换过程中自适应的改变时窗长度,从而获得更恰当的时频分辨率。针对行星齿轮箱运行状态不稳定的特点,通过使用笔者提出的时频分析方法可以有效地提取出行星齿轮箱的转速信息,利用参考转速对故障信号角度域重采样和阶次分析,从而实现变转速情况下的行星齿轮箱故障诊断。仿真分析表明,与传统短时傅里叶变换相比基于快速路径优化的自适应短时傅里叶变换得到的时频分布能量更加集中;试验分析证明了基于快速路径优化的自适应短时傅里叶变换方法在行星齿轮箱故障诊断中的有效性。     

基于第二代小波变换的转子碰摩故障特征提取方法研究

为了能够提取隐含在振动信号中的故障特征,利用第二代小波对称、紧支撑和冲击振荡衰减的特点,有效地提取具有冲击响应特性的故障特征。实验证明,即使采用较小支撑区间的此类小波,也可获得理想的效果。另外,为了获得与原始信号相同的时间分辨率,采用单支重构的方法分别对逼近信号和细节信号处理,得到了转子碰摩故障的时域响应特征,为故障诊断和预示提供了一种分离故障时域特征的方法。     

基于混合时频分析方法的风电机组故障诊断

针对风电机组传动链系统振动信号非高斯、非平稳性的特点,提出了一种基于混合时频分析的风电机组故障诊断方法。该方法首先采用参数优化Morlet小波消噪方法对原始振动信号进行分析,滤除强大的背景噪声干扰;进而通过自项窗方法抑制时频面的干扰项,增强信号特征成分,提取故障特征以实现故障诊断。在Morlet小波参数优化过程中,采用交叉验证法优化波形参数及连续小波变换的尺度参数;在自项窗的设计过程中,采用基于平滑伪魏格纳分布的函数进行设计,并通过两次阈值处理以减少运算量、提高运算效率。通过对风电机组监测振动数据分析,证明了该方法可以有效地实现背景噪声的消除和故障诊断。