【摘要】： 在機(jī)械設(shè)備故障診斷中,最重要、最關(guān)鍵,同時(shí)也是最困難的問(wèn)題之一就是信號(hào)故障特征的提取,它直接關(guān)系到故障診斷的準(zhǔn)確性和早期故障預(yù)報(bào)的可靠性。機(jī)械設(shè)備的故障信號(hào)一般為非平穩(wěn)信號(hào),而采用振動(dòng)分析的故障信號(hào)頻率特征是反映設(shè)備故障的主要信息。傳統(tǒng)的基于線性、平穩(wěn)假定的故障特征提取方法不能準(zhǔn)確提取非平穩(wěn)信號(hào)的時(shí)頻變化特征,因此,本文采用適于處理非線性、非平穩(wěn)信號(hào)的新方法——Hilbert-Huang變換,提取機(jī)械設(shè)備非平穩(wěn)信號(hào)的故障特征。 本文主要研究了三方面的內(nèi)容:首先通過(guò)與傳統(tǒng)時(shí)頻分析方法(短時(shí)傅立葉變換、魏格納威爾分布及小波包分解)的仿真比較研究,證實(shí)HHT處理非平穩(wěn)信號(hào)具有很大的優(yōu)勢(shì)。其次通過(guò)分析Hilbert-Huang變換的過(guò)程,得出影響該方法效果的三種因素,即包絡(luò)線構(gòu)造方法、篩選過(guò)程的停止標(biāo)準(zhǔn)及Hilbert變換,然后針對(duì)包絡(luò)線構(gòu)造方法進(jìn)行研究,提出采用分段三次埃爾米特插值多項(xiàng)式(PCHIP)法構(gòu)造包絡(luò)線,經(jīng)仿真比較得出,該改進(jìn)的方法適于分析強(qiáng)非平穩(wěn)信號(hào)。將改進(jìn)的方法與原始的HHT及傳統(tǒng)時(shí)頻分析方法應(yīng)用于往復(fù)壓縮機(jī)四種工況的實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù),證實(shí)了基于PCHIP的Hilbert-Huang變換,更能準(zhǔn)確提取氣閥振動(dòng)信號(hào)的故障特征,為往復(fù)壓縮機(jī)氣閥故障提供了一種新的診斷方法。最后提出了基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解與自相關(guān)分析相結(jié)合的方法,經(jīng)仿真研究證實(shí),該方法能夠準(zhǔn)確提取微弱正弦信號(hào)的幅值、頻率,為提取淹沒(méi)于強(qiáng)背景噪聲中的微弱周期信號(hào)提供了一個(gè)新途徑。
【圖文】：

圖 4.14 2D12 壓縮機(jī)氣閥布局Figure 4.14 Position of 2D12 compressor gas valve環(huán)狀閥常見(jiàn)故障分析，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行兩類氣閥（吸氣閥與排氣閥）的四(正常狀態(tài))、氣閥泄漏故障（閥座和閥片密封不嚴(yán)）、氣閥彈簧剛片斷裂故障。故障狀態(tài)按如下方法模擬：通過(guò)在氣閥閥片上開(kāi)口來(lái)故障，通過(guò)人為折斷閥片來(lái)模擬閥片斷裂故障（如圖 4.15 所示）通過(guò)減少?gòu)椈蓚�(gè)數(shù)來(lái)模擬。但是由于吸氣閥與排氣閥結(jié)構(gòu)相同，僅文僅對(duì)二級(jí)氣缸蓋側(cè)（D 處）的一個(gè)吸氣閥進(jìn)行研究。構(gòu)條件的限制，在氣閥機(jī)構(gòu)故障的監(jiān)測(cè)中很難將傳感器安裝在反映一般只能安裝在附近的氣缸蓋上。氣缸蓋振動(dòng)信號(hào)由壓電式加速度于壓電式加速度傳感器頻率響應(yīng)高，并且自帶溫度補(bǔ)償，它的輸出正比。從缸蓋上測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)同時(shí)包含有氣體爆壓沖擊信號(hào)、排產(chǎn)生的沖擊信號(hào)和進(jìn)、排氣閥落座沖擊信號(hào)。對(duì)這些信號(hào)，應(yīng)該根機(jī)構(gòu)正常工作的規(guī)律，通過(guò)分析處理，找出信號(hào)的頻率特征，進(jìn)而的性質(zhì)、原因進(jìn)行判斷。

并不是絕對(duì)完全符合上述固有模態(tài)函數(shù)的定義，而是一種近似，，其原因?qū)⒃诤竺嬲鹿?jié)中得到闡述。圖2.2顯示的就是一個(gè)典型的固有模態(tài)函數(shù)。它是 x (t )= sin(2π ×0.01×t)+sin(2π×0.05×t)經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解后得到的第一層固有模態(tài)函數(shù)，由圖中可知，極值點(diǎn)的數(shù)目與過(guò)零點(diǎn)的數(shù)目相等，均為13，并且函數(shù)的極值包絡(luò)曲線關(guān)于縱坐標(biāo)為零的直線局部對(duì)稱。其所對(duì)應(yīng)的頻率成分是0.05Hz。x(t) IMFiH(ω,t) h(ω)EMD HTIntegral
【學(xué)位授予單位】：大慶石油學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH165.3

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本文編號(hào)：2648959