全相位分析方法在旋转机械故障诊断中的应用研究

发布时间：2020-05-10 08:19

【摘要】： 全相位FFT由于其优良的频谱分析性质,在估计振动信号的幅值、相位、频率等参数方面相比于传统FFT方法有一定优势。而旋转机械在大型的电力、石油、化工等行业应用非常广泛,是这些企业的核心设备。因此研究旋转机械的故障诊断方法有着重要意义。本文主要研究的是全相位分析方法在旋转机械故障诊断中的应用。首先,全面介绍了全相位分析方法的概念及性质,指出全相位方法由于考虑了输入数据的所有分割情况,所以具有优良的频谱分析性质。并通过理论推导和实验证明,全相位分析方法得到的振幅谱的泄漏为传统分析法得到的振幅谱的泄漏的平方,具有泄漏少,水平相位特性等特点。其次,调研了几种全相位的频谱校正法,并通过仿真实验将几种传统的频谱校正法和几种全相位频谱校正法的性能进行了比较,验证了全相位频谱校正法的相位无需校正等特点,仿真实验结果表明:在频谱校正方面运用全相位分析方法可获得很好的效果。最后,详细调研了转子不对中、转子不平衡、转轴裂纹、转子碰磨、油膜振荡、测量面缺陷等故障机理和特征,并引入全息谱分析方法,工程学中的比例内插处理法。同时,在实验中分别用传统频谱校正法和全相位频谱校正法校正后的二维全息谱对几种常见的故障进行识别和诊断,并加以比较。本文在理论讨论的基础上,应用MATLAB7.3软件完成了相关功能的实现,包括:全相位频谱分析,传统频谱校正法与全相位频谱校正法的对比,全息谱等。在实验中证实了全相位分析方法在故障诊断应用上的优越性。
【图文】：

波形,转子碰磨,频域,波形

影响转子运动可分为自转和进动两种形式。对自转影响，有可波动。对进动影响，可能使正在进动转化为反进动，特别是全局谓的“干摩擦”现象，从而引起自激振动。影响摩擦的作用使动静部件相互抵触，相当于增加了转子的系统的刚度，改变了转子的临界转速及振型，可能引起不稳定，使动静部件相互抵触，相当于增加了转子的支撑条件，增大变了转子的临界转速及振型，可能引起不稳定振动及非线性振影响局部碰磨还会产生冲击作用，激发转子以固有频率做自由下有可能使转子振动成为叠加自由振动的复杂振动。图 3-2 转子碰磨的时域波形

分布图,功率谱,分布图,主谱线

值在主谱线附近的分布是不均匀的，主谱线两侧的谱，类似于密度不均匀的物体存在重心一样，，离散功率心，该重心位置就是信号真实频率的理论位置。例于 k=m 和 k=m+1 之间。用的采样频率为fs，FFT的长度为N，则数字角，对应的模拟频率分辨率为fs/N，若选用主谱线前后出数字频率估计和模拟频率估计值为：^ω^f)中的 M 值通常取为 1 或 2，M=2 时的校正精度高于相位是紧密相连的两个概念，数字角频率的偏差对时的偏离。因而由式(2-16)得到后，就可计算出 FF^ω图 2-5 离散功率谱线分布图NfXkXffXkXsmMkmMkmMkmMksmMkmMkMmMk Δ = = ∑∑∑∑+= += += + 22^^222πωω
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH165.3

【引证文献】