基于瞬时频率轴心轨迹的转子动静碰磨故障诊断方法
【专利摘要】基于瞬时频率轴心轨迹的转子动静碰磨故障诊断方法，在振动测试截面安装两个夹角为90°的位移传感器，采集位移振动信号x(t)和y(t)，分别位移振动信号x(t)和y(t)进行EEMD分解，得到的各模式分量进行频谱分析，分别挑选出以工频分量为主的IMF信号分量IMFx(t)和IMFy(t)，使用直接正交法计算得出瞬时频率IFx(t)和IFy(t)，然后对单分量信号IMFx(t)和IMFy(t)通过归一化分解成调幅和调频信号，将计算得出的X、Y方向一倍转频分量的瞬时频率IFx(t)和IFx(t)合成轴心轨迹，借助轴心轨迹形状，对转子运行状态进行识别，通过弯曲振动信号提取转子转速的瞬时波动信息，并合成瞬时频率轴心轨迹，实现转子碰磨故障的有效诊断，本发明增加了转子动静碰磨等故障诊断的准确性，提高了转子的弯曲振动监测信号的利用率。
【专利说明】基于瞬时频率轴心轨迹的转子动静碰磨故障诊断方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及旋转机械转子故障诊断【技术领域】，特别涉及基于瞬时频率轴心轨迹的 转子动静碰磨故障诊断方法。
【背景技术】
[0002] 转子碰磨故障引起的振动往往表现出非线性，非平稳特点，是一类诊断难度很大 的故障形式，现有的一些信号分析方法往往不能准确、直观地对转子碰磨故障进行诊断，特 别是早期微弱的碰磨故障的诊断。
[0003] 当转子发生沿圆周方向动静碰磨故障时，转子的切向将产生一个反向摩擦力，力 臂为转子半径，从而给转子施加了一个与旋转方向相反的扭矩，造成了转轴转速的的异常 瞬时波动，即转子异常扭振，由于碰磨故障的弯扭耦合振动特性，转子异常扭振信息会体现 在弯曲振动信号的相位中。扭转振动信号中包含了转子发生碰磨等故障时的故障信息，将 扭振信息加以利用，对诊断转子故障有很大益处，能大大提高碰磨故障诊断的准确性。由于 大多现场运行的旋转设备都未安装扭振测量装置，意味着无法直接获取旋转设备的扭转振 动信息。相比之下，大多大型旋转设备都已安装转子径向振动监测系统，如能从径向振动中 提取转子瞬时转速信息（即扭振信息）并加以合理利用，将为动静碰磨类故障的现场诊断 提供新的思路，具有重要的工程和经济效益。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供基于瞬时频率轴心轨迹的 转子动静碰磨故障诊断方法，通过弯曲振动信号提取转子转速的瞬时波动信息，并合成瞬 时频率轴心轨迹，从而实现转子碰磨故障的有效诊断。
[0005] 为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
[0006] 基于瞬时频率轴心轨迹的转子动静碰磨故障诊断方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一，在振动测试截面安装两个夹角为90°的位移传感器，采集位移振动信号 X(t)和y(t)，规定转子旋转过程中第一个经过的测振位移传感器为X方向传感器，顺转向 旋转90°后的另一个测振位移传感器为Y方向传感器；
[0008] 步骤二，分别对测得的X、Y方向的位移振动信号X(t)和y(t)进行EEMD分解，调 整EEMD分解参数，避免模式混叠现象的产生；
[0009] 步骤三，对X、Y方向位移振动信号EEMD分解得到的各模式分量进行频谱分析，分 别挑选出以工频分量为主的頂F信号分量頂匕⑴和MFy(t);
[0010] 由EEMD可知，各MF必须满足以下两个条件：
[0011]a.整个信号上的极值点个数和过零点个数相等或至多相差一个；
[0012] b.在任意点处，由所有局部极大值点确定的上包络和由所有局部极小值点所确定 的下包络的均值为零；
[0013] 上述条件，保证了信号MFx(t)*MF^分别只包含一个单模式的振动，从而求出 有明确物理意义的瞬时频率；
[0014] 步骤四，分别对单模式分量信号頂Fx(t)和頂Fy(t)使用直接正交法计算得出瞬时频 率IFx(t)和IFy(t);
[0015] 对单分量信号IMFx(tdPIMFy(t)通过归一化分解成调幅和调频信号，即，
[0016]
【权利要求】
1.基于瞬时频率轴心轨迹的转子动静碰磨故障诊断方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤一，在振动测试截面安装两个夹角为90°的位移传感器，采集位移振动信号x(t) 和y(t)，规定转子旋转过程中第一个经过的测振位移传感器为X方向传感器，顺转向旋转 90°后的另一个测振位移传感器为Y方向传感器； 步骤二，分别对测得的X、Y方向的位移振动信号x(t)和y(t)进行EEMD分解，调整EEMD分解参数，避免模式混叠现象的产生； 步骤三，对X、Y方向位移振动信号EEMD分解得到的各模式分量进行频谱分析，分别挑 选出以工频分量为主的MF信号分量頂匕⑴和MFy(t); 由EEMD可知，各MF必须满足以下两个条件： a. 整个信号上的极值点个数和过零点个数相等或至多相差一个； b. 在任意点处，由所有局部极大值点确定的上包络和由所有局部极小值点所确定的下 包络的均值为零； 上述条件，保证了信号MFxW和頂FyW*别只包含一个单模式的振动，从而求出有明 确物理意义的瞬时频率； 步骤四，分别对单模式分量信号頂FxW和MFyW使用直接正交法计算得出瞬时频率IFx(t)^PIFy(t)；
步骤五，将计算得出的X、Y方向一倍转频分量的瞬时频率IFXw和IFxw合成轴心轨迹， 借助轴心轨迹形状，对转子运行状态进行识别， 当转子正常运行时，一倍转频分量的瞬时频率合成轴心轨迹图在一个转速区域内呈无 规则分布；当转子发生动静碰磨时，工频分量瞬时频率合成轴心轨迹图呈现"8"字形特性， 同时瞬时频率呈现反进动现象D
【文档编号】G01M13/00GK104483118SQ201410750907
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】王琇峰, 杨斌, 和丹, 林京, 赵明 申请人:西安交通大学