转子系统复合故障的诊断方法研究

发布时间：2020-03-17 20:19

【摘要】：作为旋转机械的核心组成部件,转子系统的故障诊断研究对于保障整个机械系统的安全稳定运行具有重要意义。工程实际中转子系统的信号采集一般由垂直安装于转子同一截面的两个同类型传感器来获取。本文利用全谱分析方法融合同源传感器的优势,借助Bently转子实验台模拟了转子系统的多种故障并总结相应的全谱故障特征,表明了全谱分析方法相对于传统傅里叶分析在转子复合故障诊断方面具有优越性。另外,结合Hilbert-Huang变换(HHT)良好的时频表达特性,构造了全-希尔伯特谱分析方法,针对全-希尔伯特谱分析方法的缺陷进行改进,提出了改进的全-希尔伯特谱分析方法。最后,将其应用于转子系统的故障诊断中,进行转子系统故障的特征信息提取,并取得了一定成果。主要研究内容如下:1.转子系统复合故障模拟实验及全谱特征。介绍了全谱方法的理论基础和数值表达,仿真分析其融合双通道信号的有效性和良好的单通道兼容性。利用Bently转子实验台对转子系统的多种故障类型(包括单一故障和复合故障)进行了模拟实验。研究了刚性支承下裂纹、碰摩和裂纹-碰摩复合故障以及油膜支承下油膜失稳和油膜失稳-碰摩复合故障的全谱特征,并与传统的傅里叶频谱分析方法进行对比分析。分析结果表明,传统傅里叶分析方法对于转子故障特征信息的提取能力欠佳,而全谱分析方法通过对转子系统同一截面的双传感器通道信息进行融合,可以准确提取转子系统的正反进动信息,更好地刻画转子系统的复合故障特征。2.提出了改进的全-希尔伯特谱分析方法,并应用于转子的复合故障分析。利用全谱分析方法融合同源双通道信息的优势,及Hilbert-Huang变换对于信号良好的时频表征能力,融合二者,构造了全-希尔伯特谱分析方法,并针对全谱方法直接提取正负频率成分出现的缺陷,对全-希尔伯特谱分析方法进行了改进,提出了改进的全-希尔伯特谱分析方法。最后,将其应用于转子的模拟故障实验中,包括碰摩、油膜涡动、油膜振荡及其相应复合故障,并与传统的希尔伯特谱分析方法进行对比。研究表明,改进全-希尔伯特谱分析方法对转子系统同源双通道信息进行融合,在保留传统希尔伯特谱分析方法提供的信息外,还能表征转子系统的正反进动信息并对其时变特性进行刻画,提供了更为全面有效的复合故障特征信息,更有利于转子系统的复合故障诊断。
【图文】：

转子模型图

轴心轨迹图
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH133

【参考文献】

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本文编号：2587649