不平衡激勵下的轉(zhuǎn)子碰摩故障診斷方法研究.pdf

1、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為汽輪機、航空發(fā)動機、水輪機、風(fēng)機和離心壓縮機等旋轉(zhuǎn)機械的核心部件，發(fā)揮著十分重要的作用。隨著對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)速度和效率的要求越來越高，轉(zhuǎn)、定子之間的間隙也開始變得越來越小，使得碰摩故障發(fā)生的頻率不斷增大。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩故障輕則影響設(shè)備壽命，重則導(dǎo)致重大的安全生產(chǎn)事故。質(zhì)量不平衡是導(dǎo)致碰摩故障發(fā)生的較為常見的因素，因此本文針對不平衡激勵下的轉(zhuǎn)子碰摩故障，研究了其故障振動信號的降噪預(yù)處理方法和故障特征提取方法；搭建了轉(zhuǎn)子碰摩故障診斷實驗

2、臺，并在不同工況條件下進(jìn)行故障診斷實驗，驗證了本文研究的轉(zhuǎn)子碰摩故障診斷方法的有效性。
　　針對轉(zhuǎn)子碰摩故障信號受環(huán)境中噪聲影響，具有一定不均勻性和隨機性，且信噪比低的特點，提出了基于奇異值分解和小波變換的復(fù)合降噪方法。該方法首先針對SVD算法降噪階次的選擇影響其處理精度的問題，對奇異矩陣的對角元素做了濾值處理。其次，結(jié)合小波閾值降噪算法和模極大值降噪算法的優(yōu)點，對小波降噪算法進(jìn)行改進(jìn)。最后將奇異值分解和小波降噪相結(jié)合用于轉(zhuǎn)子碰摩

3、故障振動信號的降噪預(yù)處理，抑制了噪聲干擾，提高了信號的信噪比。
　　針對轉(zhuǎn)子碰摩故障信號非平穩(wěn)、非線性的特點，將一種新的局域波分解算法——固有時間尺度分解（ITD）方法應(yīng)用到轉(zhuǎn)子碰摩故障特征提取中。針對ITD存在偽分量和端點效應(yīng)的問題，本文采用相關(guān)系數(shù)法去除偽分量，并提出了基于特征點匹配延拓的端點效應(yīng)抑制方法，對ITD算法進(jìn)行改進(jìn)。將該方法應(yīng)用到轉(zhuǎn)子碰摩故障診斷，可以準(zhǔn)確提取到轉(zhuǎn)子碰摩故障特征。通過與EMD算法進(jìn)行對比，驗證了改進(jìn)

4、的ITD方法具有計算簡單，無需計算高階矩陣，運算效率高的這一突出特點。
　　本文建立了單跨度單盤轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)局部碰摩故障動力學(xué)模型，并進(jìn)行仿真分析，給出了由于不平衡激勵而產(chǎn)生的不同轉(zhuǎn)速條件下轉(zhuǎn)子碰摩故障振動信號的時域波形圖、頻譜圖、軸心軌跡圖和Poincaré截面圖，總結(jié)了碰摩故障特征。此外，搭建了轉(zhuǎn)子碰摩故障診斷實驗系統(tǒng)，并在不同工況條件下進(jìn)行故障診斷實驗，采用本文研究的故障診斷方法準(zhǔn)確提取到了故障特征。將實驗結(jié)果與仿真分析進(jìn)