基于声发射信号时频特征的转子裂纹故障诊断研究

发布时间：2020-07-24 04:33

【摘要】： 转子裂纹是风机、汽轮机、发电机、燃气机、压缩机等大型旋转机械中的常见故障。有效诊断裂纹(特别是早期裂纹)故障并及时做出维护处理,对于避免重大事故发生和巨额的经济损失有着重要意义。传统的振动法存在着强噪声干扰背景下难以准确、有效地获取早期裂纹故障特征的技术瓶颈。声发射(AE)信号具有特征频率明显,预报故障时间早,检测装置简单,抗噪声干扰能力强等优点,将其应用于转子裂纹早期故障特征提取,可有效提高其故障诊断的准确率。本文以转子裂纹声发射信号为对象,通过理论分析和实验研究相结合,对转子裂纹的故障特征提取和诊断方法进行了研究,具体内容如下: 1.以断裂力学和板波理论为切入点,研究了裂纹扩展的声发射机理,分析了转子裂纹扩展的特点和规律,得到了声发射信号与裂纹扩展的关系,建立了转子裂纹故障的声发射模型。 2.采用丹麦SWAES全波形声发射监测仪及北京声华公司的分析软件做为检测与分析工具,在美国SpectraQuest公司的综合故障模拟实验台上,开展了不同工况下转子裂纹故障的声发射检测实验,研究了转子裂纹故障引发的声发射信号的特点。 3.分别将小波包分析方法、短时傅里叶变换(STFT)分析方法、伪魏格纳-威尔分布(PWVD)分析方法、希尔波特黄变换(HHT)分析方法应用于转子裂纹故障AE信号的特征提取。结果表明,这些时频分析方法均能有效提取AE信号的特征以,并能有效反映出AE信号中所蕴藏的故障特征信息。 4.在分析支持向量机的分类原理以及核函数及其参数的选取方法的基础上,选用C-SVM算法模型,以RBF核作为核函数,采用“一对多”的多类分类方法,建立了转子裂纹多故障分类器,对转子的不同转子裂纹程度进行有效的识别。本文的研究进一步证实了声发射技术用于转子裂纹故障诊断的可行性,提高了转子裂纹早期故障预报、诊断的效率和精度,而且有益于促进转子裂纹AE信号波形分析技术的发展,为将声发射技术应用于转子裂纹故障的在线检测和故障诊断提供了新思路。
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH165.3

【引证文献】