旋转机械变速工况下阶次全息方法研究

发布时间：2017-10-12 23:27

  本文关键词：旋转机械变速工况下阶次全息方法研究

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【摘要】：旋转机械已经成为企业中关键性设备，对其运行状态进行振动分析成为保证其长期稳定有效运行的重要手段。全息技术进行两方面的信息融合：①同源多通道信息进行融合；②信号的幅值、频率、相位信息的融合。因此全息分析方法在信息融合的技术基础上，完整反映旋转轴截面的运动状态，能够很好的对旋转机械的复杂故障做出精密的诊断。传统全息谱分析是基于平稳信号进行分析，不适用变转速的工况，而目前很多旋转机械工作在变转速的工况下，如变转速的汽轮机，变转速的风电机组等。本文主要针对变转速情况下的全息谱分析进行研究，提出了FT细化校正阶次全息谱分析方法，利用阶次跟踪提取转速变化的旋转机械的倍频分量。本文主要工作如下。 对各种常见转子故障的机理进行了分析，介绍了各种故障下全息分析的对应特征。在介绍传统二维全息谱原理的基础上，分析了带转速信号和不带转速信号的全息谱分析计算流程，以及调研分析了几种频谱校正分析方法，并通过实验仿真分析进行了对比。 针对转速波动的特殊工况不能用传统的方法获得倍频分量的问题，，将阶次跟踪引入全息谱分析中，通过一阶数值微分和最小二乘五点三次平滑来计算转速曲线，采用复合阶次跟踪方法实现阶次重采样。对重采样后的信号直接采用FT细化校正法获得幅值、相位信息，进而得到阶次全息谱。通过模拟信号仿真和实例分析验证了基于FT细化校正法的阶次全息谱分析的有效性。 调研国内外轴心轨迹提纯研究方法，在综合分析各种轴心轨迹提纯方法优缺点的基础上，选用了基于EEMD的轴心轨迹提纯方法，并用仿真分析对比了EMD和EEMD分析结果，通过实例验证了EEMD提纯轴心轨迹比EMD提纯轴心轨迹更有效的反映故障特征。分析了三维全息谱和全息瀑布的原理和计算方法，提出了基于有转速和无转速的三维全息谱计算方法。 在以上理论基础上，采用面向对象的编程技术以VC++为开发平台，基于多文档开发了旋转机械全息分析系统，并且通过实例验证了系统的有效性和工程应用价值。
【关键词】：变转速 阶次全息谱 二维全息谱 轴心轨迹 FT细化校正 EEMD
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH165.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题的提出及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 旋转机械全息监测技术研究现状9-11
• 1.2.2 阶次全息谱技术研究现状11-12
• 1.2.3 轴心轨迹研究现状12-13
• 1.2.4 旋转机械监测系统研究现状13
• 1.3 论文的主要工作和内容安排13-16
• 1.3.1 论文的主要工作13-14
• 1.3.2 内容安排14-16
• 2 全息谱的技术原理及分析方法16-36
• 2.1 转子常见故障机理及特征16-21
• 2.1.1 转子质量失衡17-18
• 2.1.2 转子不对中18
• 2.1.3 转子弯曲18-19
• 2.1.4 转子碰摩19
• 2.1.5 油膜涡动19-20
• 2.1.6 油膜振荡20-21
• 2.2 全息谱原理及计算21-29
• 2.2.1 二维全息谱原理21-23
• 2.2.2 二维全息谱的计算过程23-26
• 2.2.3 三维全息谱及全息瀑布26-29
• 2.4 频谱校正方法29-34
• 2.4.1 能量重心法29-31
• 2.4.2 比值校正法31-32
• 2.4.3 相位差校正法32-34
• 2.5 实验验证34-35
• 2.6 本章小结35-36
• 3 阶次全息谱分析方法36-54
• 3.1 阶次全息谱分析原理及其意义36-37
• 3.2 转速计算37-41
• 3.2.1 转速脉冲时刻的确定38-39
• 3.2.2 脉冲时刻转速计算39-41
• 3.3 阶次跟踪重采样41-42
• 3.4 FFT+FT 细化校正法42-43
• 3.5 FT 细化校正法的阶次全息谱分析43-45
• 3.6 实验模拟及实例分析45-52
• 3.6.1 模拟信号分析对比45-49
• 3.6.2 实例分析49-52
• 3.7 本章小结52-54
• 4 轴心轨迹分析54-64
• 4.1 轴心轨迹现状54-55
• 4.2 EEMD 的原理55-57
• 4.2.1 EMD 理论55-56
• 4.2.2 EEMD 对 EMD 的改进56-57
• 4.3 基于 EEMD 的轴心轨迹提纯方法及实例分析57-63
• 4.3.1 基于 EEMD 的轴心轨迹提纯方法57-58
• 4.3.2 模拟分析和实例分析58-63
• 4.4 本章小结63-64
• 5 全息系统开发与应用64-76
• 5.1 总体方案设计64
• 5.2 系统硬件配置64-67
• 5.3 系统软件设计67-71
• 5.3.1 系统框架设计67-68
• 5.3.2 功能模块划分68-71
• 5.4 全息分析系统实验验证71-74
• 5.5 本章小结74-76
• 6 总结与展望76-78
• 6.1 总结76
• 6.2 后续研究工作与展望76-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-84
• 附录84

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本文编号：1021545