旋轉(zhuǎn)機(jī)械是電力、石油化工、冶金、機(jī)械、航空以及一些軍事工業(yè)部門的關(guān)鍵設(shè)備。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及自動化程度的進(jìn)一步提高,旋轉(zhuǎn)機(jī)械正朝著大型化、高速化、連續(xù)化、集中化、自動化的方向發(fā)展。在生產(chǎn)過程中,轉(zhuǎn)子部件難免出現(xiàn)一些故障引起整個設(shè)備甚至整個生產(chǎn)過程無法正常運行,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,有的甚至?xí)饑?yán)重的人員傷亡事故。因此,為了保證大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的安全而高效地運行,國內(nèi)外許多專家學(xué)者對轉(zhuǎn)子故障的診斷預(yù)測進(jìn)行了大量研究,提出了很多有效的建議和方法。 近幾十年來各國都在大力開展有關(guān)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)的研究。其中經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition ,簡稱EMD)方法,被認(rèn)為是近年來分析非線性非平穩(wěn)信號處理方法的一個重大突破。本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上,將由傳統(tǒng)經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解進(jìn)化而來的基于微分的經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(Differential-based Empirical Mode Decomposition,簡稱DEMD)方法引入到轉(zhuǎn)子故障信號提取中,充分發(fā)揮Hilbert-Huang變換方法自適應(yīng)性的特點和時頻分析的能力。 本文主要研究了以下幾個方面的內(nèi)容: 1.總結(jié)傳統(tǒng)經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法(EMD)的算法,概括基于微分的經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(DEMD)的信號處理過程和特點。以仿真實例證明基于微分的經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(DEMD)方法的高頻率分辨率和故障特征提取效率; 2.總結(jié)了轉(zhuǎn)子的裂紋故障、碰摩故障和松動故障及其耦合形式故障的振動類型及振動機(jī)理,改善了上述故障的數(shù)學(xué)模型,并用數(shù)值仿真驗證了其適用性。 3.將基于微分的經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(DEMD)方法引入到上述轉(zhuǎn)子單一故障和耦合故障的振動信號特征提取中,通過對數(shù)值仿真的故障信號和實際故障信號進(jìn)行分析,對比傳統(tǒng)經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法(EMD),驗證了基于微分的經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(DMED)方法在轉(zhuǎn)子故障診斷領(lǐng)域的適用性及有效性。 在轉(zhuǎn)子故障診斷領(lǐng)域,Hilbert-Huang變換作為一種新的信號處理工具,其在信號檢測、特征提取等方面的獨特優(yōu)越性已獲得青睞。但在方法改進(jìn)及與其他方法結(jié)合使用方面還有待更深入的研究
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TH165.3
【部分圖文】：

子不平衡、不對中、油膜渦動、基礎(chǔ)部件松動等，都是轉(zhuǎn)子在運作中的常見故障。這些故障使得機(jī)器在運行過程中會產(chǎn)生振動，其振動類型可分為徑向振動、軸向振動和扭轉(zhuǎn)振動三類，其中過大的徑向振動往往是造成機(jī)器損壞的主要原因，也是狀態(tài)監(jiān)測的主要參數(shù)和進(jìn)行故障診斷的主要依據(jù)。本文在 Bently RK4 轉(zhuǎn)子實驗臺上模擬轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的四種運行狀態(tài)，包括正常、裂紋、徑向碰摩和松動。通過模擬上述狀態(tài)，獲取轉(zhuǎn)子兩種恒速狀態(tài)下的振動信號，為后續(xù)章節(jié)提供所需的實驗數(shù)據(jù)。3.1 轉(zhuǎn)子振動特性對一些簡單的轉(zhuǎn)子，為分析和計算方便，一般將轉(zhuǎn)子的力學(xué)模型簡化為圓盤和無質(zhì)量的彈性轉(zhuǎn)軸組成的系統(tǒng)，轉(zhuǎn)軸兩端由剛性的軸承及軸承座支承，該模型稱為剛性支承的轉(zhuǎn)子。對上述模型進(jìn)行分析計算所得到的概念和結(jié)論用于簡單的轉(zhuǎn)子是適用的，但由于模型建立過程中做了簡化，因此用于較為復(fù)雜的轉(zhuǎn)子時不夠精確，但基本上能夠說明轉(zhuǎn)子振動的基本特性[75]。

轉(zhuǎn)子與靜止件發(fā)生的徑向摩擦還可以進(jìn)一步分為兩種情況：一種是轉(zhuǎn)子在渦動過程中與靜子發(fā)生的偶然性或周期性的局部碰摩；另一種是轉(zhuǎn)子與靜子的摩擦接觸弧度較大，甚至發(fā)生 360 度的全周向接觸摩擦。本文研究的是局部徑向碰摩情況。3)松動松動故障的產(chǎn)生通常是由安裝質(zhì)量不高以及長期的振動造成的。事故發(fā)生時，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不平衡力的作用下，將引起支座跳動并產(chǎn)生碰撞，導(dǎo)致系統(tǒng)的剛度發(fā)生變化并伴有沖擊現(xiàn)象，從而使得整個轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運動變得更加復(fù)雜，難以判斷。3.3 實驗裝置簡介Bently 轉(zhuǎn)子實驗臺 RK4 主要包括馬達(dá)、基座裝置、馬達(dá)速度控制裝置、傳感器裝置以及一些可選件。模擬不同的機(jī)器狀態(tài)可以選擇不同的可選件。

驗參數(shù)如表 3-1。實驗臺設(shè)置如下：選擇單盤進(jìn)行機(jī)器狀態(tài)模擬。把軸承塊固定在如圖 3-3 所示的基座的兩端 A、處，而把圓盤固定在轉(zhuǎn)軸的中間部位。將一個固定塊 C 固定在最靠近圓盤的右側(cè)，用于固定傳感器；把另一個固定塊 B 以圓盤為中心，對稱地安裝在圓盤的左側(cè)，用于安裝碰摩螺釘。對所有研究的故障狀態(tài)，不平衡質(zhì)量均為 1.2g，固定在圓盤軸向表面的螺紋孔。傳感器相互垂直地固定在固定塊 C 上，本試驗中選擇了與垂直方向成 45°± 的固定塊上的孔來固定傳感器。表 3-1Bently 轉(zhuǎn)子實驗臺實驗?zāi)M參數(shù)Tab.3-1 Parameters values for fault simulation on test rig RK4參數(shù)名稱 符號 取值圓盤質(zhì)量 M 800g軸長 L 560mm軸直徑 D 10mm軸跨度 l 505mm不平衡質(zhì)量 m 1.2g

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本文編號：2822500