基于漏磁和振动信号融合的变转速电动机轴承故障诊断方法

基于频谱分析的轴承故障诊断方法在恒定转速时具有较好效果,但在变转速工况下难以适用.提出一种基于漏磁和振动信号融合的方法实现变转速工况下电动机轴承的故障诊断,首先同步采集电动机漏磁和振动信号,通过漏磁信号分析估计电动机的转速及转角,随后对时域振动信号进行阶次分析实现轴承故障诊断.在变转速工况下针对轴承外圈故障和内圈故障的...     

液压泵信息融合故障诊断

针对液压泵故障特征的分散性和模糊性，提出基于振动和压力传感器的信息融合故障诊断方法。在充分分析液压泵球头松动故障机理的基础上，对振动信号和压力信号进行小波消噪处理，有效提取球头松动的故障特征。将不同类型特征参数进行特征层融合，利用主成分分析和改进算法的BP神经网络实现液压泵球头松动故障诊断。试验表明，基于不同类型传感器信息融合故障诊断方法可以有效地实现液压泵微弱故障的诊断。     

基于信息融合的滚动轴承故障诊断

滚动轴承故障诊断中同一征兆域很难区分多种故障，单一传感器对故障分类识别有不确定性。提出了利用加速度传感器和声音传感器，基于BP神经网络及D-S证据理论，对所采集的振动信号和声音信号的多种特征信号进行信息融合，实现故障诊断。并对该方法进行仿真试验验证。     

电流与振动信号融合的转子系统故障诊断研究

针对传统转子系统故障诊断信号的单一性,提出了基于电机电流和多传感器振动信号的融合信号的转子系统故障诊断方法。首先在单跨转子试验台上模拟转子系统的不平衡、不对中、碰磨故障,并采集不同故障类型下拖动电机的电流信号及不同位置的振动信号,其次利用小波包能量法对采集的信号进行特征值提取,最后利用贝叶斯网络对转子系统故障类型进行识别。试验结果表明:与只利用电机电流信号或振动信号相比,利用融合信息进行转子系统故障诊断准确率明显提高。     

基于Transformer的智能轴承声-振融合故障诊断

针对单一信源(振动或声音)轴承故障诊断方法所蕴含信息不全面的问题，开展了具有多源传感器集成的智能轴承的声-振融合故障诊断研究，引入Transformer架构作为声-振融合诊断模型的基本模式以加强信号的时序特征提取能力，利用交叉自注意力机制使声音信号与振动信号在特征提取过程中交互与融合，从而实现端到端的智能轴承故障诊断。搭建智能轴承试验台采集声音与振动数据进行验证的结果表明，基于Transformer的智能轴承声-振融合故障诊断方法相对于单独使用声音、振动的方法以及基线Transformer方法，诊断性能均有提升。     

基于振动和电流信号深度融合的电动机转速估计及轴承故障诊断

针对从单一振动信号或电流信号中估计转速精度不高的问题，提出了一种基于振动和电流信号深度融合的方法，并应用在变转速工况下电机轴承的故障诊断中。首先利用自适应调频模态分解法(ACMD)提取振动和电流信号的瞬时频率(IF)曲线；然后采用卷积-长短时记忆网络(CNN-LSTM)将2条曲线融合得到电动机转子的IF曲线和转速曲线；最后根据电动机转子的IF曲线计算累计转角曲线，采用阶次跟踪(OT)方法对振动信号进行重采样进而识别电动机故障。在变转速工况下针对开关磁阻电机轴承外圈和内圈故障的试验验证了该方法的有效性，转速估计的均方根误差低至15.5 r/min。     

无线传感器网络多级融合的机械故障诊断方法

针对无线传感器网络(wireless sensor networks,简称WSNs)在机械故障诊断应用中大量振动信号不能实时传输的问题,提出基于无线传感器网络多级分层信息融合的机械故障诊断方法。采用簇树网络结构扩大网络监测覆盖范围,将WSNs信息融合分为数据级融合、特征级融合及决策级融合3个级别,终端节点对原始振动信息进行数据级融合以提取特征信息,簇头节点对特征信息进行特征级融合得到模式识别结果,网关节点对识别结果进行决策级融合以评估机械设备运行状态。实验表明,该方法能有效应用于机械故障诊断。     

多振动信号的时频相干多分形特征提取

为充分利用多个同步采样的振动信号进行机械设备的故障诊断,提出了搭建多振动信号时频相干网络并提取其多分形特征的方法。首先,将每个振动信号作为一个节点,根据所关心的物理问题,按适当的方式将各个节点连接成网;其次,对网络中相邻的每对节点做交叉小波变换,得到时频相干谱,借助小波领袖来估计时频相干谱的多分形谱,用曲线拟合的方法来提取多分形谱的形态特征;最后,利用特征融合与维数约简方法,对已得到的所有特征进行融合和降维,从而得到整个网络的最终特征。该方法给出了一个提取多振动信号时频相干多分形特征的框架,并在某高射机枪自动机的裂纹故障诊断中取得了成功应用,具有广泛的适用范围。     

基于概率切片累积特征的轴承双向传感器信息融合故障诊断EI北大核心

针对采集的轴承振动信号易受环境的影响而导致存在许多不确定性因素的现实情况,采用一种基于概率切片累积特征的轴承双向传感器信息融合故障诊断方法实现对轴承故障的定性分析。首先利用概率盒理论(P-box)将来自水平和垂直方向传感器的时域信号分别进行概率盒建模,从而减小认知不确定性带来的消极影响并充分提取多方位振动信号中故障信息;然后提取模型概率切片累积特征输入到构建的双通道并行卷积神经网络(PCNN)自适应训练,在此基础上通过在网络的全连接层之前添加一个融合层进行双向特征信息融合;最后利用归一化指数函数实现故障部位的辨识。某铁路局机务段轮对轴承数据分析结果表明,所采用方法在应对故障程度不均衡数据集时仍具有较高的准确性和稳定性,且在不同噪声条件下具有一定的鲁棒性。     

基于多传感器数据融合和深度残差收缩网络的轴向柱塞泵故障诊断

为了解决单传感器振动信息不能全面表达柱塞泵故障特征信息的问题，提出了一种基于多传感器数据融合深度残差收缩网络学习的轴向柱塞泵故障诊断方法。首先，采用多传感器对振动信号进行采集，完善振动信号的故障特征信息。其次，针对振动信号的非平稳、非线性等特征，提出基于多元多尺度散布熵的多通道融合方法，获取一维故障特征向量，从而达到增强故障冲击特征的目的。然后，将故障特征向量输入到深度残差收缩网络模型，通过注意力机制，利用软阈值函数降低样本噪声及无关特征干扰，实现轴向柱塞泵故障特征识别。最后，通过轴向柱塞泵故障诊断试验验证所提方法的有效性。试验结果表明，该方法可有效提取振动信号的故障特征，识别正确率明显高于典型的深度学习方法。     

混合信号振声源分离与多机组故障诊断

针对机房设备混合信号难以提取有用信息,提出了多参数的振声诊断方法。应用最小互信息梯度下降的盲分离算法,通过展开边缘熵和修正四阶累积量估计值的方法改善算法性能,在故障源数量未知且可能大于传感器数量的情况下,根据信息源之间的独立性测度关系依次提取最显著的特征值。仿真结果证明,改进算法估计误差减小且算法可靠。在诊断实例中,首先,分离机房内的混合噪声信号以确定主要故障来源;然后,采集故障源的振动信号进行非线性盲分离,提取热泵机组压缩机不对中、齿轮啮合不良和碰磨的故障特征;最后,根据分离的振源信号特征识别故障类型,建立基于盲源分离算法的大空间设备群的振声诊断方法。     

大型电动机的状态监测及诊断

电动机故障包括绝缘故障、定子故障、转子故障、轴承故障等。各种故障都会以一定的故障信号方式表现出来，而通过对信号中故障特征信号的提取分析可以对电动机故障进行判断。本文对电动机的多种基于信号监测的故障分析方法进行了原理分析，包括对定子电流信号的多种分析、轴承振动的频谱分析、电动机转速的波动分析等，对其他的多种故障监测方法也进行了介绍，并对每种分析方法所适用的故障诊断类型及优缺点给予了说明，最后指出了今后的发展趋势，为电动机故障诊断方法的应用提供了参考依据。     

基于LMD和阶次跟踪分析的滚动轴承故障诊断

变转速工况下的滚动轴承故障振动信号具有多分量调制以及故障特征频率受到转频调制的特点,从而导致故障特征提取困难。对此,将局部均值分解(local mean decomposition,简称LMD)与阶次跟踪分析相结合,提出了一种变转速工况下的滚动轴承故障诊断方法。首先,采用阶次跟踪采样将时域滚动轴承故障振动信号转换到角域;然后,对角域信号进行LMD分解得到若干个乘积函数(product function,简称PF)分量;最后,对各个PF分量的瞬时幅值进行频谱分析,判断滚动轴承的故障部位和类型。通过对滚动轴承实验故障振动信号的分析,结果表明该方法能有效地应用于变转速工况下的滚动轴承故障诊断。     

BP神经网络技术在雨刮电动机故障诊断中的应用

在电动机故障诊断技术中,最能全面反映电动机运行状态的唯独有振动信号。因此,提出一种基于小波分析和BP神经网络的电动机故障诊断方法。首先该方法采用小波包分析对振动信号消噪滤波并计算频带能量,随后根据振动信号大小提取其能量特征值,并以此建立电动机故障诊断的BP神经网络模型,再以Matlab软件的仿真模块为平台,最终开发了雨刮电动机故障诊断的智能检测系统。试验表明该系统的建立能够提高雨刮电动机故障诊断的效率和准确性。     

Fault diagnosis of motor drives using stator current signal analysis based on dynamic time warping

Electrical motor stator current signals have been widely used to monitor the condition of induction machines and their downstream mechanical equipment. The key technique used for current signal analysis is based on Fourier transform (FT) to extract weak fault sideband components from signals predominated with supply frequency component and its higher order harmonics. However, the FT based method has limitations such as spectral leakage and aliasing, leading to significant errors in estimating the sideband components. Therefore, this paper presents the use of dynamic time warping (DTW) to process the motor current signals for detecting and quantifying common faults in a downstream two-stage reciprocating compressor. DTW is a time domain based method and its algorithm is simple and easy to be embedded into real-time devices. In this study DTW is used to suppress the supply frequency component and highlight the sideband components based on the introduction of a reference signal which has the same frequency component as that of the supply power. Moreover, a sliding window is designed to process the raw signal using DTW frame by frame for effective calculation. Based on the proposed method, the stator current signals measured from the compressor induced with different common faults and under different loads are analysed for fault diagnosis. Results show that DTW based on residual signal analysis through the introduction of a reference signal allows the supply components to be suppressed well so that the fault related sideband components are highlighted for obtaining accurate fault detection and diagnosis results. In particular, the root mean square (RMS) values of the residual signal can indicate the differences between the healthy case and different faults under varying discharge pressures. It provides an effective and easy approach to the analysis of motor current signals for better fault diagnosis of the downstream mechanical equipment of motor drives in the time domain in comparison with conventional FT based methods.     

A new fault diagnosis algorithm for helical gears rotating at low speed using an optical encoder

Helical gears are widely used in gearboxes due to its low noise and high load carrying capacity, but it is difficult to diagnose their early faults based on the signals produced by condition monitoring systems, particularly when the gears rotate at low speed. In this paper, a new concept of Root Mean Square (RMS) value calculation using angle domain signals within small angular ranges is proposed. With this concept, a new diagnosis algorithm based on the time pulses of an encoder is developed to overcome the difficulty of fault diagnosis for helical gears at low rotational speeds. In this proposed algorithm, both acceleration signals and encoder impulse signal are acquired at the same time. The sampling rate and data length in angular domain are determined based on the rotational speed and size of the gear. The vibration signals in angular domain are obtained by re-sampling the vibration signal of the gear in the time domain according to the encoder pulse signal. The fault features of the helical gear at low rotational speed are then obtained with reference to the RMS values in small angular ranges and the order tracking spectrum following the Angular Domain Synchronous Average processing (ADSA). The new algorithm is not only able to reduce the noise and improves the signal to noise ratio by the ADSA method, but also extracts the features of helical gear fault from the meshing position of the faulty gear teeth, hence overcoming the difficulty of fault diagnosis of helical gears rotating at low speed. The experimental results have shown that the new algorithm is more effective than traditional diagnosis methods. The paper concludes that the proposed helical gear fault diagnosis method based on time pulses of encoder algorithm provides a new means of helical gear fault detection and diagnosis.     

一种基于EMD与多特征支持向量机(SVM)故障诊断方法

针对齿轮箱故障振动信号的不平稳非线性冲击行为,本文提出了一种基于经验模态分解的特征值提取及多特征支持向量机的智能诊断方法。在电机频率分别取30 Hz、35 Hz、40 Hz;载荷分别取0 N∙M、15 N∙M、30 N∙M;采样频率为1500 Hz条件下,进行齿轮正常状态、齿面磨损和齿轮裂痕故障模拟实验。试验结果表明:该创新方法在有限样本数据分析中可以准确、有效地对齿轮箱的工作状态和故障类型进行分类,且支持向量机在故障诊断中使用方便,可以提高诊断的精确性,在齿轮箱故障诊断或类似振动信号的检测应用中具有很强的实用性。     

基于“阶次-小波”分析的齿轮箱升降速过程故障诊断研究

针对齿轮箱升降速过程振动信号的特点以及阶比分析的缺陷,提出了基于“阶次一小波“分析的齿轮箱故障检测方法。即首先将等时间信号重采样成为等角度信号,然后对等角度信号进行小波分析,最终识别故障。信号经过这种变换之后可以具有同时反映信号的阶比域和角度域的特征。经过仿真表明,该方法具有很好的诊断效果。     

基于最优Morlet小波的滚动轴承故障诊断

将最优Morlet小波和阈值降噪法相结合,进行强噪声背景下滚动轴承故障诊断.依据峭度最大准则确定最优Morlet小波基.利用连续小波变换和软阈值法对振动信号降噪.试验表明,该方法具有良好的去噪性能,并能更好地提取滚动轴承振动信号中的故障特征.     

利用声场空间分布特征诊断滚动轴承故障

基于振动信号分析的特征提取是目前最主要的机械故障诊断方法,而振动信号的获取受到接触式测量的限制,基于声学测量的故障诊断能够克服这一缺点,但传统基于单通道测试的声学诊断技术存在测点选择难和局部诊断的不足。基于近场声全息技术提出一种用于滚动轴承故障诊断的声场分布特征提取方法。不同轴承故障能产生不同的振动特性,进而产生相应的声场分布,鉴于轴承状态与声场分布特性的对应关系,利用近场声全息算法重建声源附近各轴承运行状态下的声场,得到反映声场分布的二维声像图,再从声像图中提取故障相关的灰度共生矩阵特征,建立声场分布特性与轴承运行状态间的内在联系,结合支持矢量机模式分类,用于轴承的故障诊断。研究表明所提出的声场分布特征提取方法能够有效地用于滚动轴承的各类故障诊断,为机械故障诊断提供了新的参考。