基于进动能量差密度谱分析的旋转机械故障诊断新方法

专利类型：发明专利 

语 言：中文 

申 请 号：CN201610328805.8 

申 请 日：20160518 

发 明 人：谷振宇白晓辉金迪文马铁东胡绍华 

申 请 人：重庆大学 

申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号 

公 开 日：20161012 

公 开 号：CN106017956A 

代 理 人： 

代理机构： 

摘　　要：本发明涉及一种基于进动能量差密度谱分析的旋转机械故障诊断新方法，属于机械故障诊断技术领域。本方法针对利用滤波轴心轨迹对故障特征进行描述时，存在分辨率低、表征不直观等不足，构造了一种新的故障特征参数?进动能量差密度，其量值正比于幅值谱的平方，有更高的精度和分辨率，且可以直观地展现转子的正、反进动能量特性。并进一步得到进动能量差密度谱，通过与滤波轴心轨迹相结合，可以更准确的对旋转机械的故障进行诊断。本方法包括以下步骤：步骤一：进行信号采集和处理得到正反进动参数；步骤二：构造故障特征参数模型?进动能量差密度；步骤三：绘制进动能量差密度谱，结合滤波轴心轨迹进行故障诊断与分析。 

主 权 项：基于进动能量差密度谱分析的旋转机械故障诊断新方法,包括以下步骤:步骤一：进行信号采集和处理得到正反进动参数；选用两个相同型号的振动传感器，分别安装在转子同一截面相互正交的两个方向X、Y上，分别用来采集这两个方向上的振动信号，设X、Y方向上两个通道振动信号的离散序列分别为{x_n}、{y_n}，将{x_n}、{y_n}在时域内直接合成复信号序列{z_n}，然后对{z_n}做一次复FFT变换，得到其离散傅里叶变换形式{z_k}。根据FFT性质直接得到各特征频率下的正、反进动特征参数：步骤二：构造故障特征参数模型?进动能量差密度；本发明在回转功率谱的基础上，结合双边谱下的正、反进动参数B_k+、B_k?，提出一种新的故障特征参数模型?进动能量差密度E_k，其定义为：$E_k=\frac{|B_{k+}{|}^2-|B_{k-}{|}^2}{|B_{k+}{|}^2+|B_{k-}{|}^2}$进动能量差密度从能量层面上进行转子进动能量分析，其量值正比于幅值谱的平方，从而放大了转子的特征，有更高的精度和分辨率；E_k的值分布在[?11]的范围内，若E_k＞0，则为正进动，若E_k＜0，则为反进动，若E_k＝0，则正、反进动能量相等；进动能量差密度还可以间接体现转子滤波轴心轨迹的偏心率，由偏心率公式推导知，|E_k|越小e越大，反之亦然。步骤三：绘制进动能量差密度谱，结合滤波轴心轨迹进行故障诊断与分析；由以上进动能量差密度定义式计算出各特征频率下的进动能量差密度，将其绘制在同一平面上即得到进动能量差密度谱。本图谱尤其对于存在大量反进动的故障类型有显著的优势，如动静部件碰摩。动静部件碰摩故障信号中含有许多突变成分，这些成分的能量不高，在时域中很容易看出却很难转化为故障特征；在频域中，由于FFT的平均作用，这些突变成分会消失，在频谱图中几乎没有反映。而在E_k中，二阶能量具有放大功能，且再通过差分比例作用，故障特征变得相对突出。滤波轴心轨迹真实的反映了转子在各特征频率下的振动表象，但存在分辨率低、表征不直观等不足。进动能量差密度谱弥补了滤波轴心轨迹的不足，其量值正比于幅值谱的平方，有更高的精度和分辨率，且可以直观地展现转子的正、反进动能量特性。结合进动能量差密度谱和滤波轴心轨迹的优点，可用以更加准确的表征转子的进动特性及进动能量特性，进而对旋转机械的故障特征进行综合、完整的表达。 

关 键 词： 

法律状态：公开 

IPC专利分类号：G01M99/00(2011.01)I