基于HHT的旋转机械耦合故障诊断方法研究

发布时间：2020-06-30 02:21

【摘要】：旋转机械是工业领域中的关键设备,在电力、石油、冶金、航空等部门中应用最为广泛。由于制造、装配不良或系统经常处于高速、高载状态,很容易发生转子不平衡、不对中等故障,若不及时诊断,将会引发碰摩、基础松动等二次故障,进而引发多故障的相互耦合,这对机器的正常运转造成重大的影响。而系统一旦产生故障,往往不是以一种故障的形式出现,而是以多故障的相互耦合形式发生。这种情况较单一故障振动机理更为复杂,诊断更为困难。本文以旋转机械系统为研究对象,考虑机械耦合故障的复杂性,重点研究基于HHT的旋转机械耦合故障诊断方法,并通过建立故障模型的方法研究故障特性,针对HHT包络线拟合中出现的问题提出一种新的解决方法,并成功应用到耦合故障诊断中。针对包络线拟合中会出现的过冲/欠冲以及端点效应问题,采用三次Hermite插值法代替三次样条法,来克服过冲/欠冲的现象。对于端点效应这一研究热点,选取斜率再优化延拓和窗函数相结合的抑制方法,使得分解得到的内禀模态函数更加接近真实值,提高HHT方法的分解精度。针对旋转机械耦合故障诊断问题,建立了转子-轴承系统故障耦合模型。该模型不仅含有不对中和碰摩故障,还考虑了非线性油膜力的影响。运用变步长四阶龙格-库塔法对系统微分方程进行数值求解,得出包含故障特征的分析信号。提出一种改进HHT和Fast ICA相结合的旋转机械耦合故障诊断方法。该方法先用改进HHT对通过建模得到的故障信号进行分解,得到imf,然后对imf进行Hilbert变换,对所得包络信号进行Fast ICA分解,并通过谱分析得出不对中、碰摩两种故障耦合故障特征向量,有效、准确地对耦合故障进行诊断。将HHT和高阶累积量相结合,形成新的旋转机械耦合故障诊断的方法。应用新提出的诊断方法对裂纹-碰摩故障进行分析诊断,得到裂纹、碰摩故障耦合故障特征向量。通过与传统诊断方法比较,新方法更能直观确切的表明故障信号特性,能够有效、准确地对耦合故障进行诊断。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH165.3
【图文】：

原始信号,模态函数

燕山大学工学硕士学位论文宽的非平稳信号。ert-Huang 变换的基本原理bert-Huang 变换的运算步骤是基于如下假设的：号至少有两个极值点，一个最大值和一个最小值；一信号都由不同的内禀模态函数组成，且都满足 imf 的基本条件，而数相互独立；数据没有极值点但有变形点，则可通过一次微分或多次微分来获得通过积分来获得分解结果。个信号可包含多个内禀模态函数，如模态函数混叠，就形成复合信号方法可以对任何信号 x (t)进行分解，假设原始信号为图 2-1 所示。

极大值点,模态函数,原始信号

通过积分来获得分解结果。个信号可包含多个内禀模态函数，如模态函数混叠，就形成复合信方法可以对任何信号 x (t)进行分解，假设原始信号为图 2-1 所示。图 2-1 原始信号如下：先找出信号全部的局部极大值点，如图 2-2 所示；而后利用拟合方法值点连接起来形成上包络线，如图 2-3。

【参考文献】