專利名稱：轉(zhuǎn)軸振動信號中摩擦故障特征高效提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)軸振動信號中摩擦故障特征提取方法。
背景技術(shù)：
為了防止蒸汽、壓縮空氣、潤滑油等工作介質(zhì)外漏，汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、壓縮機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)等各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械在轉(zhuǎn)軸、葉尖和軸承兩側(cè)都安裝了各類密封，動靜部件之間的間隙較小，運(yùn)行中很容易發(fā)生動靜部件之間的摩擦。摩擦故障發(fā)生后，機(jī)組振動會增大，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時將會導(dǎo)致大軸彎曲、軸瓦碎裂等惡性事故的發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)電力系統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)組70%以上的彎軸事故是由于摩擦故障所引起的。摩擦故障的高效監(jiān)測、分析及診斷方法對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的安全運(yùn)行至關(guān)重要。 目前摩擦故障的監(jiān)測和分析方法主要有(I)熱效應(yīng)法。摩擦發(fā)生后轉(zhuǎn)軸表面一周摩擦輕重程度不同，由此會形成溫差導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱變形。監(jiān)測熱變形引起的振動變化量可以幫助分析和判斷摩擦故障。這種方法在汽輪發(fā)電機(jī)組上得到廣泛應(yīng)用。這種方法的有效程度與摩擦輕重程度很有關(guān)，故障早期很難準(zhǔn)確判斷。汽輪發(fā)電機(jī)組等旋轉(zhuǎn)機(jī)械還存在由于其它因素所引起的熱變形故障，摩擦和這些因素之間的特征很相似，很難區(qū)分開來，從而影響了方法的準(zhǔn)確性。(2)時域法。根據(jù)波形和軸心軌跡特征判斷。在摩擦沖擊力作用下，波形上有可能會出現(xiàn)毛刺等現(xiàn)象，軸心軌跡有可能會變得紊亂。摩擦力很大時，上述現(xiàn)象有可能出現(xiàn)，但此時摩擦已經(jīng)進(jìn)入了中晚期，喪失了摩擦故障診斷的最佳時機(jī)。(3)頻譜法。在大的沖擊力作用下，系統(tǒng)變?yōu)榉蔷€性，振動信號中會出現(xiàn)二倍頻和三倍頻等高頻分量，根據(jù)振動信號頻譜中高頻分量的變化可以判斷摩擦故障。當(dāng)摩擦力比較大時，上述頻率特征有可能出現(xiàn)。早期摩擦狀態(tài)下，頻率特征不是很明顯。(4)力傳感器法。在摩擦件的背部安裝力傳感器，摩擦?xí)r力傳感器會感受到?jīng)_擊力信號，由此判斷摩擦故障。這種方法主要用于實(shí)驗(yàn)室，無法應(yīng)用于工程實(shí)際。在摩擦故障的中、晚期，摩擦特征比較明顯，上述方法大多能判斷出故障。早期或輕微摩擦?xí)r，摩擦力比較小，熱變形較小，對轉(zhuǎn)軸振動波形的影響也比較小，波形畸變和頻譜等特征并不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種轉(zhuǎn)軸振動信號中摩擦故障特征高效提取方法，該方法可以有效地放大早期摩擦故障特征，提高早期摩擦故障的診斷準(zhǔn)確率。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案旋轉(zhuǎn)機(jī)械動靜摩擦故障特征高效提取方法，包括如下步驟I)在轉(zhuǎn)軸上固定反光條，對準(zhǔn)反光條固定的光電傳感器用于測量轉(zhuǎn)速脈沖信號；沿軸向方向選擇多個監(jiān)測截面，分別安裝渦流傳感器，渦流傳感器檢測轉(zhuǎn)軸振動信號，轉(zhuǎn)軸振動信號記為y(t);轉(zhuǎn)速脈沖信號作為多個測點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸振動信號的分析基準(zhǔn)；2)將實(shí)測轉(zhuǎn)軸振動信號y⑴對時間做兩次微分，得到只0
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)機(jī)械動靜摩擦故障特征高效提取方法，其特征在于，包括如下步驟 1)在轉(zhuǎn)軸上固定反光條，對準(zhǔn)反光條固定的光電傳感器用于測量轉(zhuǎn)速脈沖信號；沿軸向方向選擇多個監(jiān)測截面，分別安裝渦流傳感器，渦流傳感器檢測轉(zhuǎn)軸振動信號，轉(zhuǎn)軸振動信號記為y(t);轉(zhuǎn)速脈沖信號作為多個測點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸振動信號的分析基準(zhǔn)； 2)將實(shí)測轉(zhuǎn)軸振動信號y(t)對時間做兩次微分，得到
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械動靜摩擦故障特征高效提取方法，其特征足，信號分析頻率fa≥IOKHz，信號采集頻率fs≥2. 56fa，采樣周期數(shù)L≥8。
全文摘要
本發(fā)明公開了轉(zhuǎn)軸振動信號中摩擦故障特征高效提取方法，包括以下步驟沿轉(zhuǎn)軸方向選擇多個監(jiān)測截面，安裝渦流傳感器監(jiān)測轉(zhuǎn)軸振動信號y(t)；將實(shí)測轉(zhuǎn)軸振動信號對時間連續(xù)作兩次微分，得到再對二次微分后的信號作毛刺點(diǎn)增強(qiáng)運(yùn)算，得到Z(t)；計(jì)算Z(t)信號的統(tǒng)計(jì)特征，得到樣本均值、樣本方差和去除均值后的信號Z′(t)；計(jì)算信號畸變幅度故障程度系數(shù)和畸變頻率故障程度系數(shù)；計(jì)算多個周期內(nèi)畸變幅度和畸變頻率故障程度系數(shù)的平均值和取兩者中的最大值umax作為摩擦故障程度系數(shù)，據(jù)此判斷摩擦故障程度；根據(jù)轉(zhuǎn)軸的各測點(diǎn)摩擦故障程度系數(shù)，判斷摩擦位置。該方法可以有效地放大早期摩擦故障特征，提高早期摩擦故障的診斷準(zhǔn)確率。
文檔編號G01H17/00GK102759397SQ20121023736
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者李潔, 楊建剛 申請人:東南大學(xué)