基于时间-小波能量谱熵的滚动轴承故障诊断研究

针对轴承振动信号中存在周期性冲击这一现象,提出了时间-小波能量谱熵的计算方法,用于滚动轴承的故障诊断。首先构造脉冲小波,采用连续小波变换的方法得到时间域内小波能量谱,再沿时间轴计算能量谱熵,定量描述振动信号沿时间的分布情况,不同故障下轴承的冲击振动随时间变化程度不同,其时间-小波能量谱熵值也就不同。将不同故障轴承信号的时间-小波能量谱熵作为向量特征输入建立支持向量机,实现了对轴承的工作状态和故障类型的判断。实验结果表明,时间-小波能量谱熵可以有效地对滚动轴承进行故障诊断。     

形态学降噪在转子分形故障状态识别中的应用

将描述混沌运动的关联维数用于转子系统振动信号分析,并针对现场实测振动信号中存在的噪声污染,引入形态滤波器对信号进行降噪处理。分析比较降噪前后转子4种状态(正常、油膜涡动、局部碰摩、全周碰摩)下信号的关联维数,结果表明利用含有噪声信号的关联维数来描述系统的特征行为是不可靠的,对现场实测信号进行降噪处理是必要的。形态滤波器具有良好的降噪效果,降噪后关联维数有效地反映和区分了转子的不同状态。将降噪后的关联维数作为转子故障诊断中识别故障、判断运行状态的特征量是可行的。     

谐波小波滤波在旋转机械信号分析中的应用

由于谐波小波具有良好的盒形频谱特性,应用谐波小波可以将非平稳振动信号既不交叠又无遗漏地分解到相互独立的频带上去,特定频段的成分与信号的其它频率成分通过谐波小波分解被分离了,再进行重构就可将特定频段的成分提取出来,实现谐波小波滤波.     

基于第二代小波变换的旋转机械振动信号去噪

旋转机械故障振动信号存在不同形式的波形特征,传统小波去噪中,小波分解的结果与所采用的小波基函数有关,选用不适当的小波基函数会冲淡振动信号的局部特征信息,而造成原始信号的部分有用的细节信息丢失。为了克服上述缺陷,提出一种基于第二代小波变换的振动信号预处理方法,即针对分析信号的局部特征,以预测方差最小为目标,对每个样本选择最佳的预测算子,使小波基函数始终能够匹配信号的局部特征。仿真试验表明,该方法克服了传统小波去噪中降噪信号丢失了部分细节信息的缺点,不仅可有效去除振动信号的噪声,而且能够为保留信号的局部信息。     

自适应最大相关峭度解卷积方法及其在轴承早期故障诊断中的应用

滚动轴承处于早期故障阶段时,特征信号微弱,并且受环境噪声影响严重,因此故障特征提取困难。针对这一问题,提出了基于自适应最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断方法。利用粒子群算法优良的寻优特性,并行搜寻最大相关峭度解卷积算法的影响参数,自适应地实现最佳的解卷积效果。故障信号通过影响参数优化的最大相关峭度解卷积算法处理后,冲击特性会得到增强,对解卷积信号做进一步包络解调分析,通过分析包络谱中幅值突出的频率成分可最终判定故障类型。仿真和实测信号分析结果表明,该方法可有效提取滚动轴承早期故障微弱特征频率信息。     

汽轮发电机气隙偏心故障下的定子受力分析

本文对汽轮发电机气隙偏心故障前后的定子受力进行了理论分析、有限元仿真计算和力学响应验证。首先对气隙偏心故障前后的定子单位面积磁拉力进行了理论分析,得到了磁拉力的主要频率成分和激励特性;然后在电机有限元软件Ansoft中建立了正常及气隙偏心故障的汽轮发电机求解模型,计算得到了正常及故障下定子单位面积磁拉力的时域波形及频谱图;最后,将实验室SDF-9型故障模拟发电机上测取的气隙偏心故障下定子振动响应与磁拉力理论解析公式、有限元仿真数据进行了对比,结果基本一致。分析表明:正常情况及气隙偏心故障下发电机定子主要承受直流力和二倍频磁拉力,气隙偏心故障将使定子直流力与二倍频磁拉力均增大,偏心程度越大,幅值增长越明显,对应地,定子二倍频振动越剧烈。     

发电机转子倾斜偏心对绕组相电流的影响

分析了发电机转子倾斜偏心故障前后的定子绕组相电流,推导出正常情况和转子倾斜偏心故障下的气隙磁通密度,得到定子绕组相电流的解析表达式。利用有限元仿真软件建立发电机故障前后的三维模型,对相电流进行了求解计算。在模拟发电机上进行了实测,三者所得结果基本吻合。结果表明：相电流在正常和转子倾斜偏心情况下仅具有50、150 Hz等奇次倍频成分;随着转子倾斜偏心程度增加,无论是单端转子倾斜偏心故障还是双端转子倾斜偏心故障,相电流的50、150 Hz倍频成分幅值都将增大;在倾斜偏心程度相同情况下,相对于双端转子倾斜偏心故障,单端转子倾斜偏心故障显著增加了相电流的50、150 Hz倍频成分幅值。     

发电机端盖结构动态特性分析及其故障诊断

发电机端盖振动超标严重影响电厂安全运行,通过对端盖的振动模态测试与分析,测得端盖的各阶模态参数,用有限元法建立其振动特征方程,并通过子空间迭代法求其特征值和特征矢量,发现端盖在工频附近存在固有频率,二阶固有频率谐振是造成励侧端盖振动故障的主要原因。提出了端盖加筋的消振处理方案,理论分析和实测表明,加筋后大大改善了端盖的动态特性,端盖振动也随之消除。     

转子动静碰摩故障仿真与试验研究

针对转子碰摩的特点，建立了以刚度为分段线性的Jeffcott转子模型，并对此模型进行了仿真计算，结果表明：转速低于临界转速时系统存在高阶倍频成分；转速超过一阶临界转速后系统中出现分频振动成分；当转速接近临界转速的整数倍时，该转速频率的幅值显著增大。按照转子碰摩模型，建立了转子碰摩故障试验系统，进行了转子碰摩故障模拟试验，采集了比较有代表性的碰摩样本数据，并得到每个状态下的频谱图和轴心轨迹图。试验分析与基于碰摩力模型的仿真分析结果一致，此研究对及时准确地诊断和预报旋转机械转子早期动静碰摩故障具有非常重要的意义。     

基于分段线性分类器的滚动轴承的故障识别

为了解决滚动轴承的特征提取和故障特征的模式分类问题,提出了一种应用小波包变换和线性分类器相结合的滚动轴承故障诊断的识别方法。根据轴承振动信号的频域变化特征,首先对滚动轴承振动信号进行三层小波包分解,提取第三层各个终节点系数的能量作为特征向量,然后将特征向量输入由线性判别式构成的分段线性分类器中进行故障的模式分类和识别,最后在滚动轴承试验台上实测故障。试验表明,分段线性分类器可以有效地识别轴承的故障模式。