基于关联维数和小波分析的转子系统碰摩故障分析

利用转子实验台,通过调整转定子间隙,对转子系统启动过程发生的碰摩故障进行模拟,采集其位移响应,进而计算不同时间段下的关联维数,得到关联维数随碰摩发展程度的演变规律及其不同碰摩程度的过渡区,最后利用重排小波尺度图对碰摩过渡区域进行详细的特征提取。结果表明,结合关联维数和重排小波尺度图,可以更好地了解碰摩发展过程,进而可以更好地识别早期碰摩故障。     

基于改进谐波小波和分形的碰摩故障诊断研究

为了提高分形维数提取碰摩故障特征的区分度和稳定性,提出了一种基于改进谐波小波和分形的算法。采用高斯包络改进的谐波小波对旋转机械信号进行处理,运用G-P关联维数计算分形维数。在Bently转子实验台上分别采集正常工况、单点碰摩、不平衡激励的碰摩三种数据,计算得出改进谐波小波处理后的关联维数能够很好的识别出故障,保真性较高,稳定性相比原始信号以及谐波小波处理信号高29.17%、14.81%以上。结果表明,改进谐波小波和分形能够更准确稳定得诊断碰摩故障信息,优于传统的关联维数算法。     

转子系统碰摩故障分岔特性的实验研究

利用转子实验台,对单一碰摩和裂纹耦合碰摩故障进行模拟,采集故障转子系统的位移信号,利用关联维数对碰摩故障的敏感性,对两种故障进行时间序列分析,得到关联维数随时间的变化曲线,通过曲线的峰值点粗略确定系统运动状态的突变区域.接着利用重排小波尺度图在这些突变区域,寻找运动状态的分岔点.结果表明结合关联维数和重排小波尺度图,可以快速准确的确定系统发生碰摩后运动状态的变化规律,进而可以更好的诊断早期碰摩故障.     

转子系统振动信号的小波分析原理与应用研究

分析了小波变换对非平稳信号的时频局部细化分解原理,指出小波分析工程应用的核心是对信号子频带信息的深层利用。通过对滑动轴承支承的转子系统正常及轴颈发生瞬态碰摩两种状态信号小波分解结果的利用,对子频带信息的能量特征量和小波域信息熵相对变化率进行了计算。结果表明,小波域能量比和信息熵相对变化率可以准确地探测与定位系统内轴颈瞬态碰摩故障,具有量化系统异常变化程度的能力。     

小波包能量谱在转子碰摩故障诊断中的应用

针对转静碰摩故障的振动响应问题,采用小波基函数db6三层小波包分解和能量谱相结合的分析方法,对实测的碰摩故障信号进行频带能量特征提取。通过对仿真和实测信号进行小波包分解后作频谱分析发现:当转子发生转静碰摩故障时,频谱图中除了转子的工频外,在分频、分频倍频处引起比较稳定的分数谐波,并出现了3x等高阶倍频频率成分。在对实测信号作进一步能量谱分析时,存在碰摩特征频率的频段能量发生了变化,因此小波包能量谱分析方法能够很好地区分转子的碰摩故障。     

转子碰摩的非线性运动特征及相关维数分析

在分析Ｊｅｆｆｃｏｔｔ转子碰摩模型的振动响应时,若不考虑静子振动,则碰摩转子系 统的运动具有高度非线性。本文探索了采用非线性和混沌信号的时域处理方法,通 过对碰摩转子系统响应的时间序列相空间重构及其相关维数估计,分析了碰摩转子 系统几种典型运动状态及其相应的相关维数。理论分析和计算结果表明,所估计的 相关维数在不同状态下有着显著的差别,可以对碰摩转子系统不同的状态进行分 类,对碰摩转子运动特性的研究提供了一种新的方法。     

碰摩耦合故障诊断识别的分形方法研究

为了研究碰摩故障、油膜振荡及碰摩和油膜振荡相互作用耦合故障,建立了模拟3种故障的实验装置,采集了故障振动信号。运用多标度分形理论,计算了故障振动信号分形维数并绘出广义维数谱,由此提出广义维数能谱的概念,并以广义维数能谱作为特征量,实现了对3种故障特征的提取与识别。提出了用广义维数能谱作为分析识别故障信号的判据,为复杂旋转机械故障诊断提供一种识别方法。     

机械密封碰摩声发射信号的特征提取方法研究

提出利用声发射(Acoustic Emission,AE)技术监测机械密封动静环的碰摩状态。通过分析典型碰摩AE信号的特点,提出利用小波尺度谱和功率谱相结合的方法表征机械密封端面碰摩AE信号的特征信息,小波尺度谱能够直观地描述AE信号中各个脉冲的数目、到达时间、能量大小、在时频面上的分布及频率组成,为判断碰摩的类型、严重程度及发生时间提供准确信息,AE信号的功率谱图能够给出信号能量的具体值。在仿真和实验研究中该方法被有效运用于判别机械密封端面的偶然性碰摩、周期性碰摩和连续性碰摩。     

故障诊断中的多重分形分析

建立了模拟实际故障的实验装置,采集了碰摩故障、油膜振荡及碰摩和油膜振荡相互作用的耦合故障振动信号。运用多重分形理论,对实测故障信号计算出多重分形广义维数,重点讨论广义分形维数谱和奇异谱,并提出广义维数谱能和奇异谱能的概念,并以两谱能作为特征量,实现对故障特征的提取与识别。研究表明:将广义维数谱能和奇异谱能结合使用,有利于分析识别故障信号,增强可靠性。该研究为复杂旋转机械故障诊断提供了一种识别方法。     

气体润滑轴承-转子系统碰摩信号能量特征辨识

在气体润滑轴承转子系统稳定性试验中,利用小波包分解,观察了不同频段内的位移振动信号的能量随时间的变化。根据半速涡动频率所在频带与工频所在频带的能量变化趋势,将碰摩过程分为3种状态:稳态,碰摩前的失稳状态和碰摩状态,并给出了碰摩过程状态变化的能量特征。     

结合复小波包变换及频谱校正的机械转子碰摩故障诊断方法研究

针对机械转子系统中碰摩故障发生时故障特征微弱及识别困难的问题,提出一种结合双树复小波包变换及频谱校正的故障诊断方法。首先对于振动位移信号中工频基波成分,采用频谱加矩形窗的频谱校正方法识别其谐波信息,通过构造补偿信号进行对消,以减少其对后续特征提取的影响。其次通过双树复小波包对补偿过的信号进行多尺度分解;最后对小波包子空间信号进行希尔伯特包络解调分析,通过瞬时幅值及瞬时频率信息诊断转子的动静碰摩故障。在转子实验台上进行了实验验证,结果表明提出的方法能有效提取转子碰摩产生的微弱故障特征。     

基于熵带法与PSO优化的SVM转子故障诊断

对转子故障信号的信息熵带作为支持向量机(support vector machine,简称SVM)的训练样本,基于粒子群算法(particle swarm optimization,简称PSO)优化SVM分类器结构参数进行了研究.对试验模拟获得的故障信号进行了时域、频域、时-频域的信息熵带计算,得到了奇异值谱熵、功率谱熵、小波空间谱熵及小波能谱熵4种熵带,并对熵带进行预处理,建立了一种基于故障信号的信息熵带作为特征量,用PSO解决SVM结构参数优化设置的转子故障识别方法.将该方法应用于转子系统在线故障诊断中,结果表明,所设计的算法具有训练速度快,测试时间短、分类准确率高等特点.     

基于机匣加速度信号的航空发动机转静碰摩部位识别

提出了基于机匣加速度信号的航空发动机转静碰摩部位识别方法。利用航空发动机转子试验器模拟了大量不同部位的碰摩,将小波局部极大模归一化能量与直接提取的机匣加速度信号归一化均方值输入至支持向量机中,以进行识别验证及对比分析。结果表明,小波局部极大模方法提取的归一化能量特征比直接提取的加速度信号均方值能更加有效地进行转静碰摩部位的识别。     

New method of fault diagnosis of rotating machinery based on distance of information entropy

This paper introduces the basic conception of information fusion and some fusion diagnosis methods commonly used nowadays in rotating machinery. From the thought of the information fusion, a new quantitative feature index monitoring and diagnosing the vibration fault of rotating machinery, which is called distance of information entropy, is put forward on the basis of the singular spectrum entropy in time domain, power spectrum entropy in frequency domain, wavelet energy spectrum entropy, and wavelet space feature entropy in time-frequency domain. The mathematic deduction suggests that the conception of distance of information entropy is accordant with the maximum subordination principle in the fuzzy theory. Through calculation it has been proved that this method can effectively distinguish different fault types. Then, the accuracy of rotor fault diagnosis can be improved through the curve chart of the distance of information entropy at multi-speed.     

小波包熵在设备性能退化评估中的应用

开展设备性能退化评估研究,是制定主动设备维护策略、降低设备维护费用的基础。在设备性能退化过程中,信号成份会逐渐复杂化。本文提出利用小波包熵监测信号的复杂性变化,从而为设备性能退化评估提供可靠的特征向量。为了研究性能退化过程中振动信号的小波包熵的变化规律,使用裂纹转子动力学模型模拟了转子裂纹逐渐增加的过程,并使用仿真数据计算了各个状态下的小波包能量熵和小波包奇异值熵值。分析结果表明,随着转子性能退化程度的加深,小波包熵值逐渐增加,且对于性能恶化的突变较为敏感。     

不平衡量对转子碰摩振动的影响

建立了与限位器碰摩的转子动力学方程 ,用数值积分方法得到了碰摩非线性动力响应。分析中考虑了陀螺效应 ,采用分段线弹性和库仑摩擦模型描述碰摩力。研究双频进动、局部碰摩、拟整圈碰摩和整圈碰摩的振动特征。讨论了不平衡量和激振力幅度变化对碰摩振动形式和特征的影响 ,并给出碰摩振动试验结果 ,以验证数值分析结论。     

转子与限位器碰摩试验中的能量耗散

限位器或限制器是一种简单的被动式转子振动控制元件 ,它在限制转子大幅度低频进动和过临界大不平衡响应中有良好的表现。为了研究限位器的设计方法 ,考察转子与其碰摩的动力行为 ,设计了转子与限位器碰摩试验台 ,进行了激振碰摩实验 ,分析了激振碰摩过程中外力的功与转子涡动能量的关系 ,提出碰摩过程中耗散能的测试计算方法     

时频分析在质量慢变碰摩转子系统中的应用

针对实际生产中某些转子系统工作时质量不断变化情况,建立了碰摩故障质量慢变转子系统模型.对局部碰摩的情况进行了理论分析和实验研究.利用小波时频等高图来诊断质量慢变转子系统碰摩故障,取得了比较好的效果.同时还发现,无论是无故障转子系统还是碰摩故障转子系统,随着慢变质量的波动,系统响应的一倍频会产生波动.     

转子系统碰摩故障的实验研究

建立了单盘碰摩转子系统的实验台,并且设计了一种可以模拟单点碰摩和局部碰摩的转子机构。在保证转速不变的情况下,观察碰摩转子在不同条件下的振动情况,利用波形图、频谱图、轴心轨迹图等具体分析了系统在碰摩发生前后的非线性响应和混沌特性,实验结果表明转子系统发生碰摩时,系统会激发出高倍频和分数倍频,严重碰摩时还会出现混沌现象。