全矢譜技術及設備故障診斷應用研究.pdf

1、設備故障診斷是基于多學科交叉的實用工程技術。故障診斷的研究宗旨是提高診斷的準確率和增強技術的工程實用性。信息的獲取技術以及對信息的正確、完整、充分地利用是提高診斷準確性的關鍵性、基礎性工作。大量的科學研究和工程實踐表明，對已獲取的信息沒有正確、充分利用是導致誤診和漏診的根本原因。本文以連續(xù)型過程工業(yè)的大型關鍵設備為對象，針對現有信息融合技術所存在的不足，從故障機理、診斷方法、產品開發(fā)等多方面對全矢譜技術及其應用進行了研究。解

2、決了由于信息不完整而制約提高診斷準確率的瓶頸問題，為工程應用提供了基礎保障。首先，研究了齒式聯接不對中轉子的故障機理及其物理特性。依據齒式聯接不對中故障的信號特征，對齒式聯接不對中轉子系統(tǒng)的動力學反問題進行了深入研究。分別從幾何學和運動學角度揭示了在運轉和鎖定狀態(tài)下不對中轉子的故障機理，推導了故障狀態(tài)下輪齒的嚙合線方程。指出聯軸器在平行位移、角度位移和綜合位移故障狀態(tài)下，其軸心線回轉輪廓分別為圓柱體、雙錐體和半錐體。在鎖定

3、狀態(tài)下的故障物理特性與不平衡故障特征相似。研究表明：形如齒式聯接不對中等大型旋轉機械類典型故障，對其故障性質的識別和診斷，依賴于旋轉機械的空間綜合信息。研究為工程實際正確識別齒式聯接不對中轉子的故障類型提供了理論依據，同時也表明進行全矢譜技術研究的必要性。第二，提出了旋轉機械同源信息融合的全矢譜分析新方法。在分析轉子回轉特性基礎上，論證了在信息遺漏條件下所引起故障誤判和漏判的必然性。提出了基于同源信息融合的全矢譜分析方法。給

4、出了全矢譜方法的快速數值算法。提出了基于同源信息融合能量分析的全矢功率譜方法—強度法、回轉法、面積法和周長法，并分析了其靈敏度。確定了適合旋轉機械能量評價的基本方法。解決了旋轉機械全信息分析中頻率分辨率低、不便進行能量分析以及難以繼承以往診斷規(guī)則等問題。第三，提出了旋轉機械故障診斷的空間域分析思想。將全矢譜分析技術推廣到三維空間。推導了三維空間中轉子的回轉模式以及三維全矢譜分析的應用形式。證明了在三維空間中，轉子軸心在某一

5、諧波下的回轉軌跡處于某一空間平面，且為一橢圓。經適當變換，可以按照二維全矢譜分析方法，對包括軸向信息在內的三維信息進行融合，提出了三維空間全矢譜和三維空間全矢功率譜。在理論分析基礎上，給出了三維信息融合分析的具體方法和快速數值算法。建立了旋轉機械全信息三維空間分析的基本構架。第四，創(chuàng)建了基于全矢譜技術的同源信息融合全信息分析體系。將旋轉機械全矢譜分析技術拓寬到除頻域分析以外的其它信號分析與數據處理應用領域。提出了全矢倒頻譜

6、(FVCS)、全矢短時傅立葉變換(FSFT)、全矢維格納分布(FWVD)、全矢諧波小波包變換(FHWT)以及全矢最大熵譜(FMEM)等全新的分析方法。表明本文提出的方法可以延拓到幾乎所有常規(guī)旋轉機械信號分析領域，極大地拓寬了旋轉機械全信息分析的應用范圍，構建了同源信息融合全矢譜分析的完整體系。為開發(fā)以全矢譜技術為核心的智能分析診斷系統(tǒng)提供了理論基礎。第五，構建了基于現代化設備管理的遠程監(jiān)測與診斷網絡體系。探討了基于Inte

7、rnet/Intranet遠程診斷網絡的多重實施模式，制定了基于Browser/Server模式的遠程網絡拓撲。該體系基于WEB編程技術和數據庫管理，選擇JBuilder X、J2EE和Dreamweaver MX作為開發(fā)工具。 以Win2000 Server/Linux+SQL Server+Tomcat 5.0為軟件運行平臺。該體系具有遠程監(jiān)測與診斷、技術交流、技術培訓以及數據交換等功能?？梢苑奖愕嘏c企業(yè)MIS網、ERP以

8、及EAM等系統(tǒng)無縫對接，為應用基于全矢譜技術開發(fā)的系列產品進行設備資產管理提供了良好的基礎平臺。第六，研制開發(fā)了以全矢譜技術為核心的系列產品。開發(fā)了適用于大型旋轉機械的在線系統(tǒng)—eM3000設備遠程監(jiān)控與運行管理系統(tǒng)和適用于中、小型旋轉設備的離線系統(tǒng)—PDES設備狀態(tài)檢測與安全評價系統(tǒng)。它們以全矢譜技術為核心，以嵌入式技術為特征，以遠程網絡為平臺?？煞奖銓嵤C組的在/離線狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、資產管理與安全評價。eM3000