基于VMD的转子裂纹故障诊断方法研究

发布时间：2023-04-22 03:01

　　旋转机械是现代化工业应用最为广泛的一类机械设备,转子作为旋转机械的核心部件在多变工况下容易产生裂纹故障。在国内外已发生了多起因转子裂纹故障导致的灾难性事故,造成了巨大的经济损失。因此研究裂纹转子故障诊断方法有着重要的意义。本文针对裂纹转子振动位移信号不平稳、非线性,故障特征难提取,且在故障初期缺少对样本的收集与整理,提出基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition VMD)和AR(Auto Regressive)模型相结合诊断转子裂纹故障的方法。本文的主要研究内容有:1.裂纹通过在转子上激光切割出横向裂缝来模拟,采用东华测试DHRMT转子实验台进行了裂纹转子的振动检测实验,通过与正常转子的振动信号对比和分析,观察到裂纹转子的振动信号中出现了1倍频、2倍频、3倍频等谐波成分,而正常转子的振动信号中表现出1倍频成分并伴有较小幅值的2倍频成分,其原因是转子存在一定的弯曲变形,但在实验允许误差范围内。2.阐述了变分模态分解的基本原理,通过对多模态信号,冲击信号,间断信号和调幅调频信号的仿真分析,发现变分模态分解(VMD)在抗冲击和抗多模态混叠等方面均优于经验模...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 转子裂纹模型和动力学特征研究现状
    1.3 裂纹转子故障信号分析方法研究现状
    1.4 变分模态分解研究现状
    1.5 选题来源
    1.6 本文主要研究内容和章节安排
第二章 裂纹转子的振动信号采集实验及分析
    2.1 实验方案的设计
        2.1.1 总体方案
        2.1.2 硬件
        2.1.3 裂纹轴的制备
    2.2 实验分析
    2.3 本章小结
第三章 VMD原理及其实验分析
    3.1 相关基础概念介绍
        3.1.1 解析信号
        3.1.2 瞬时频率
        3.1.3 模态混叠
        3.1.4 维纳(Wiener)滤波
    3.2 EMD的基本概念以及局限性
    3.3 变分模态分解算法的基本原理
    3.4 VMD仿真分析以及与EMD对比
        3.4.1 多模态信号VMD
        3.4.2 冲击分量信号VMD
        3.4.3 间断信号VMD
        3.4.4 调幅调频信号VMD
    3.5 VMD的分解模态数K
    3.6 实验分析
    3.7 本章小结
第四章 基于VMD和 AR模型在转子裂纹故障诊断中的研究
    4.1 AR模型
    4.2 AR模型自回归系数(阶次)的确定
    4.3 AR模型参数和残差方差的确定
    4.4 基于VMD和 AR模型的转子裂纹故障诊断方法
    4.5 实验分析
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
附录1
参考文献
个人简历、申请学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3796781