高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備關(guān)鍵部件故障信息提取算法的研究.pdf

1、高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備是工業(yè)上應(yīng)用廣泛的機(jī)械設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于電力、石油、采礦等行業(yè)中。滾動軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中最常使用的部件之一，同時(shí)它又是一種容易損壞的部件，據(jù)統(tǒng)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障有30％是由滾動軸承的故障引起的。軸承的損傷會導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生異常的振動和噪聲，嚴(yán)重時(shí)甚至造成設(shè)備損壞和人員的傷亡。因此對滾動軸承進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷具有十分重要的意義，一直是國內(nèi)外工程技術(shù)領(lǐng)域非常關(guān)注的課題。
　　 本文首先簡要介紹了高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)

2、備和滾動軸承故障診斷的研究目的和意義，對滾動軸承故障診斷的發(fā)展現(xiàn)狀和常用的故障診斷方法做了較詳細(xì)說明。然后分析了滾動軸承的構(gòu)造、故障種類和故障機(jī)理，并對其中使用最多的振動分析法進(jìn)行詳細(xì)的介紹和分析，包括時(shí)域分析、頻域分析和時(shí)頻域分析等方法。在這些算法研究的基礎(chǔ)之上，本文具體完成了以下工作：
　　 第一，提出了一種基于相關(guān)分析的改進(jìn)型的小波包算法。小波變換能多尺度地同時(shí)提供信號在時(shí)域和頻譜的局部化信息，是信號處理尤其是非平穩(wěn)隨機(jī)信

3、號處理的一種重要的時(shí)頻手段。其中的小波包分析不僅對信號低頻部分進(jìn)行分解，而且對高頻部分也進(jìn)行分解，是一種較小波分解更為精細(xì)的分解方法。人們把小波包分解技術(shù)同包絡(luò)解調(diào)技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了小波包包絡(luò)解調(diào)技術(shù)，并將其應(yīng)用到機(jī)械故障診斷領(lǐng)域中，取得了良好的效果。在使用小波包對振動信號進(jìn)行分析時(shí)，目前多是根據(jù)診斷人員經(jīng)驗(yàn)或各頻段重構(gòu)信號的能量的大小選擇幾個重構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行解調(diào)分析，來判斷軸承運(yùn)行狀態(tài)。本文結(jié)合相關(guān)分析法提出了一種改進(jìn)型的小波包算法，在解決

4、節(jié)點(diǎn)選擇問題的同時(shí)，使用自相關(guān)對選擇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，進(jìn)一步提高分析信號信噪比，在一定程度上提高了滾動軸承故障診斷的準(zhǔn)確度。
　　 第二，提出了一種基于Welch功率譜估計(jì)一脈沖因子的共振解調(diào)算法。共振解調(diào)法是目前比較常用的滾動軸承故障診斷方法，它可以獲得較高的信噪比。當(dāng)其某一元件出現(xiàn)局部損傷時(shí)，產(chǎn)生的沖擊脈沖力會引起振動系統(tǒng)的多個高頻固有振動。目前使用軟件方法實(shí)現(xiàn)共振解調(diào)算法時(shí)，選擇哪個固有振動作為研究對象目前主要靠診斷人員的專業(yè)