转子裂纹的振动测量及诊断方法

转子裂纹是造成大型旋转机械恶性事故的重要原因之一。特别是随着旋转机械在设计和使用方面不断向大功率发展,转子承受的应力更大,工作环境更为恶劣,发生这种事故的概率有所增加。因此,研究轴裂纹的早期监测及诊断方法具有重大的经济和社会效益。 近年来,包括振动测量、监测、分析在内的旋转机械防护系统已经得到广泛的应用。防护系统要提供准确的预先报警及机械故障信息,实现最大效益,还取决于监测仪器以及对测量数据的正确说明。 一、轴裂纹检测仪器 对轴裂纹早期检测最有用的振动信号是旋转机械的横向同步响应及二次谐波,在工作转速下和每次开停机时可以监测这些信号。低转速时发出的低速转动同步信号也能提供有关的信息。以上所讨论的振动信号其频率都较低。测量转子低频振动响应最方便可选的传感器是非接触式电涡流位移探头,它可安装在机器的轴承或靠近轴承的静止部位。这些传感器测量转子、定子间的相对运动,包括转子的静位移(例如轴颈在轴承中的位置或转     

旋转机械转速波动检测及故障诊断

针对旋转机械运行转速波动导致信息获取及诊断决策困难问题,以非平稳信号的瞬时频率估计为切入点,结合快速路径优化算法进行非平稳信号的瞬时频率估计,以实现转速波动信息的准确获取。基于参数化时频分析理论的短时阶比原理,依据估计的振动信号瞬时频率变化函数构造匹配旋转算子,将转速波动信号的时频特征进行旋转,获得各时频窗内的短时阶次谱,进而完整保留转速波动信号的瞬态信息。仿真及实验结果表明,该方法可以准确提取出旋转机械转速波动工况下的状态信息及故障特征,为后续故障精密诊断奠定基础。     

转子动力学的现代发展状况

一、前言在现代工业中,旋转机械使用日益广泛,并有向高速化,大型化发展的趋势,例如大型汽轮发电机组,燃汽轮机组,工业汽轮机组,透平压缩机组,及离心泵等等。在这些高速机器中,转子系统的振动和稳定性具有重要意义。这是因为随着旋转机器的高速化、大型化,在结构上广泛采用柔性转子。有的转子是超一阶临界转速,有的是超二阶临界转速运行。转子系统的振动和稳定性问题是保证机器可靠性和寿命的重要技术关键问     

基于自适应浸入和不变理论的转子多频振动靶向抑制

旋转机械转子在运行过程中受到周期性干扰力的激励，振动频率多与转子转速相关，呈现出同频、整数倍频和分频的特点。针对旋转机械所受的多频激励，将转子振动的各频率成分作为抑制靶点，将电磁作动器作为执行机构，提出一种基于自适应浸入和不变理论的转子多频振动靶向抑制方法。该方法在笛卡尔转换坐标系下对多频激励进行矢量分解，将高阶非线性系统浸入到低阶目标系统，且设计的控制算法使目标系统的像具有不变流形吸引性。设计陷波滤波器，提取振动信号的频率成分，该滤波器可根据实时转速自调整陷波频率，以应对转速波动的影响，满足多转速抑制的需要。建立转子-轴承-电磁作动器系统的有限元模型以及实时控制试验台，仿真和试验结果表明，所提方法可以有效地抑制转子多频振动，且鲁棒性较好。     

基于LabVIEW的旋转机械计算阶次跟踪系统开发

转子系统的升降速过程包含了丰富的状态信息,一些在平稳运行时不易反映的故障征兆可能会充分地表现出来。因此,旋转机械的升降速过程中的振动信息对于旋转机械的状态监测及故障诊断具有独特的价值。转子系统的升降速过程是一种非平稳过程,其振动信号在时域和频域变化非常复杂,不满足傅里叶变换对信号的平稳性要求。基于傅里叶的传统谱分析方法无法有效地提取和分析该阶段的信息,而计算阶次跟踪技术的出现很好地解决了这一问题,基于LabVIEW开发了一套全新的旋转机械计算阶次跟踪系统。     

基于PCI数据采集卡的旋转机械阶比跟踪算法与实现

介绍了一种用于旋转机械振动信号分析的阶比跟踪方法，以及基于PCI数据采集卡的具体实现方法。由于旋转机械振动信号的振动频率和轴的转动频率有一定的比值关系，所以，采用时域同步滤波可消除与回转频率无关的噪声干扰，提取与转速直接相关的周期信号。     

汽轮机启动过程分析

随着科学技术的发展,汽轮机向高速、重载方向发展,在稳定性、载荷、可靠性和自动控制等方面提出了更高的要求.在旋转机械升速过程中,当柔性转子的转速超过转子的一阶临界频率时,非定常响应影响系统的稳定性.因此,启动过程的安全和稳定性分析,对大型旋转机械的安全运行很重要.     

基于瞬时频率估计的旋转机械阶比跟踪

提出了基于瞬时频率估计(Instantaneous frequency estimation,IFE)实现旋转机械阶比跟踪的新方法,其优点是简化了阶比分析对硬件的要求,用软件的方法实现了阶比跟踪,仿真与实际测试试验验证了本方法的正确性。本方法实现了旋转机械非平稳振动信号中参考轴瞬时转速的跟踪、估计算法,为阶比分析的实际应用提供了一种新方法,是对原有阶比跟踪技术的有力补充,特别适合于虚拟仪器发展的要求。     

基于解析模态分解的机械故障诊断方法

针对旋转机械故障诊断问题,提出了一种基于解析模态分解(AMD)的旋转机械故障诊断方法。只要知道信号的频率成分,AMD方法就可以将含不同频率成分的信号分解为单频率信号,尤其能够分解有紧密间隔频率成分的信号。对于可预知故障特征频率的旋转机械的故障诊断,可利用AMD方法提取机械振动信号中故障特征频率所在频段的信号,并求该段信号的频谱,若频谱中含有故障特征频率,则说明机械振动信号中存在该故障。通过对滚动轴承故障信号和转子不对中故障信号的分析以及和经验模态分解(EMD)方法的对比,证明了AMD方法的有效性,且AMD方法比EMD方法更快速、准确。     

旋转机械转子故障诊断软件系统设计

转子作为旋转机械的核心组成部分,一旦发生故障会直接导致旋转机械运行异常.对旋转机械的转子故障进行诊断,可以及时采集转子运行异常信号,对故障发生部位及类型进行及时预警和干预.本监测系统通过模拟转子发生故障时的运行信号,通过时域及频域分析对信号进行降噪滤波,并通过卷积神经网络信号进行检测及分类,实现故障的自动识别和快速诊断...     

基于LabVIEW的旋转机械转子振动监测系统

采用传感器和信号调理技术对旋转机械转子振动的各种信号进行采集、处理,并利用LabVIEW强大的信号处理、分析和数学运算功能对信号进行显示、分析,实现了在线转子的运转状况的监测,设计出了基于LabVIEW的旋转机械转子振动的监测系统.该系统可连续测量和监视转子振动有关的各类参量:转速、轴振、轴位移等,具有直观的显示界面、强大的信号分析以及数据存储管理功能.能及时识别旋转机械设备的异常状态,保证设备安全可靠地运行,并可以为控制设备运行于最优状态以及早期诊断设备故障提供依据.     

旋转式能量回收装置转速测量方法研究

海水淡化旋转式能量回收装置的转子转速最能直接体现装置的运转状态,但转子被外筒体完全包裹,转子转速无法直接测量。为此,对旋转式能量回收装置振动频率与转子转频进行了分析,提出了一种基于振动信号的旋转式能量回收装置转子转速测量方法。首先,通过实验采集了不同流量下装置的振动和转速数据,并且对装置振动频率与转子转频进行了分析,发现了装置振动主要频率与转子8倍转频有良好的对应关系,建立了振动主频与转子转频的关系式;然后,在此基础上研究了从振动信号中获取转频信息的信号处理与转频计算方法,包括使用小波变换消除振动信号中的基线漂移,利用包络法进行了信号解调以凸显转频信息,为了准确地计算旋转式能量回收装置转子的转速,通过振动能量估计了转频的范围;最后,为了对该转速测量方法的准确性进行验证,在实验平台上对其进行了实验。研究结果表明：在装置平稳运转状态下,该方法测量转速最大误差率为2.55%,在非平稳运转状态下的最大误差率为4.58%,能够满足在线、准确地测量旋转式能量回收装置转子转速的要求。     

变转速下涡旋压缩机转子系统不平衡瞬态响应分析

基于ANSYS Workbench软件对某卧式涡旋压缩机转子系统三维模型模态分析,获取转子系统前六阶模态的固有频率、振型以及临界转速;应用瞬态不平衡响应分析法对该转子系统在变转速工况下(尤其启动时)运行、不平衡质量产生离心力的变化问题进行分析。分析结果表明:临界转速在工作转速0～6000 r/min范围内没有出现转子系统最大变形出现位于平衡铁外边缘处,变形量为3.8698e-3mm。依据旋转机械标准振动评价等级ISO-10816,转子系统振动状态良好,工作平稳运行。     

基于微分局部均值分解的旋转机械故障诊断方法

提出一种基于微分局部均值分解(Differential local mean decomposition,DLMD)的旋转机械故障诊断方法。该方法在局部均值分解(Local mean decomposition,LMD)过程中融入微分和积分运算。对原始信号进行k阶微分,然后对微分后信号进行LMD分解,对分解得到的各乘积函数(Production function,PF)分量循环进行一次积分和一阶LMD分解,直至循环k次,得到m个PF分量和残余分量,将所有PF分量的瞬时幅值和瞬时频率组合,便可以得到原始信号完整时频分布。将该方法应用于旋转机械故障诊断研究中,通过仿真和试验进行分析研究,结果表明,基于微分局部均值分解的旋转机械故障诊断方法能够有效地抑制虚假干扰频率,提高旋转机械故障诊断准确性。     

基于ITD和DSS的旋转机械信号识别研究

为解决盲源分离在分析旋转机械故障信号时的欠定问题,提出一种基于固有时间尺度分解(ITD)和盖尔圆(GDE)的欠定去噪源分离(DSS)方法,即为ITD-GDE-DSS。通过ITD求出信号的旋转分量,进而重组固有旋转分量和原观测信号作为满足盲源分离要求的新观测信号,使盲源分离中维数不足的问题得到解决。通过GDE估计观察信号的组成源数,为DSS方法分离出源信号提供先决条件。将ITD-GDE-DSS方法应用于某转子的实测故障信号分析中,诊断出转子在升速过程中不平衡故障特征,分离出转子突加不平衡的一阶临界转速和二阶临界转速的信号。     

基于同步提取变换与Vold-Kalman滤波的燃机阶次跟踪方法研究

针对管道、船舶、航空等行业使用的燃气轮机转速频繁变化,难以提取振动信号中目标阶次成分的问题,对燃机振动信号阶次跟踪方法进行了研究,提出了一种基于同步提取变换与Vold-Kalman滤波的燃气轮机振动阶次跟踪方法。首先,对振动加速度信号进行了积分,得到了转子工频成分明显的振动速度信号;然后,参考同步性较差的转速数据在振动速度信号中使用同步提取变换的方法,提取了瞬时频率,即同步精确的转子工频;将振动加速度或速度信号与转子工频作为输入,利用Vold-Kalman滤波阶次跟踪方法,提取了目标阶次成分的时域波形;最后,将该方法应用于实际燃机的振动数据分析中。研究结果表明:该方法能够准确、有效地提取出燃机目标阶次时域波形,可为振动状态监测及预警提供数据支撑。     

一种转速信号测量和相位信息获取的方法

为了得到在旋转机械的振动监测与故障诊断中起着至关重要作用的转速和相位信息,介绍了一种利用鉴相脉冲触发各振动信号并行采集及获取转子转速和各振动信号相位的方法,这种软硬件触发采集的方式不仅可以实现整周期采样,而且可大大减小相位误差。实例验证了鉴相信号在相位信息的获取中起着决定性的作用。     

转动惯量比对飞轮转子系统稳定性影响

飞轮转子系统的结构布局对其高速旋转的稳定性有至关重要影响,以600Wh飞轮储能转子系统作为研究对象,通过建模及理论分析得到了转动惯量比与旋转运动稳定性之间存在的关系,采用转子动力学专业分析软件SAMCEF Rotor分析了两种不同转动惯量比转子的涡动频率振型,临界转速等。有限元分析结果和理论建模分析结果互为验证,结果表明:当转动惯量比接近1时,对工作转速超过一阶临界转速的飞轮转子系统,转动惯量比小于1时稳定性较转动惯量比大于1时更有优势,研究结果对以后大容量飞轮储能转子系统结构设计有重要参考依据。     

阶比分析技术的发展应用与展望

介绍阶比分析技术的有关概念和实现旋转机械阶比分析的技术发展,以及基于转速计及跟踪滤波器的阶比分析技术、基于转速计信号的计算阶比跟踪技术和无转速计计算阶比跟踪技术.对阶比分析技术的应用进行了介绍.     

阶比分析在旋转机械运行状态监测中的应用

在利用传统的傅里叶分析法对旋转机械振动信号进行分析时,由于采样频率固定而转轴转速变化易引起"频率混淆"的问题,本文以某Demo电机为研究对象,将阶比跟踪引入到旋转机械的振动监测中,对其升降速过程进行了振动信号的阶比跟踪分析。该方法可以对旋转机械设备状态进行监测,对旋转设备故障有一定的识别能力,具有很广阔的应用前景。