[發(fā)明專利]一種可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配松動故障定量識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210041029.5
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN102607829A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何正嘉;張小麗;陳雪峰;訾艷陽;張周鎖;李兵;曹宏瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王艾華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬機(jī)械故障診斷領(lǐng)域，具體涉及可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配松動故障的定量識別方法。

背景技術(shù)

可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子是指通過拉桿螺栓將各自獨立的輪盤壓緊在一起使之成為一個整體轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，由于其具有重量輕、強(qiáng)度好、各輪盤材料選擇靈活等優(yōu)點而成為了燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)等大型動力裝備中廣泛采用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式。

目前，國內(nèi)外對可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子的研究較少，多數(shù)仍以整段或套裝的連續(xù)轉(zhuǎn)子對待，忽略了各輪盤間以及拉桿螺栓與輪盤間的接觸效應(yīng)，或簡單地用修正剛度系數(shù)的辦法進(jìn)行處理，缺乏合理有效的力學(xué)模型。由于各輪盤間以及拉桿螺栓與輪盤間的接觸效應(yīng)，使得可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子的動力學(xué)特性非常復(fù)雜，由其引發(fā)的各類故障一直威脅著燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)等大型動力裝備的安全運行與經(jīng)濟(jì)效益。

由于拉桿螺栓的預(yù)緊力對可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子的動力學(xué)特性有重大影響，在裝配過程中，根據(jù)設(shè)計要求需要各個拉桿螺栓的預(yù)緊力保持一致。但是目前拉桿螺栓的裝配主要采用手工方式，裝配質(zhì)量大都依賴于裝配工人的操作經(jīng)驗和熟練程度，導(dǎo)致各個拉桿螺栓產(chǎn)生的預(yù)緊力存在不一致現(xiàn)象；此外，可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子在服役中受到復(fù)雜載荷與運行條件的影響，其裝配狀態(tài)也會逐漸發(fā)生退化，從而最終造成燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)等大型動力裝備在運行過程中出現(xiàn)裝配松動和振動超標(biāo)等故障事故。因此，可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配松動是燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)等大型動力裝備中常見易發(fā)的故障之一。所以，對可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子的裝配松動故障進(jìn)行識別對于提高燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)等大型動力裝備的運行安全與經(jīng)濟(jì)效益具有重大意義。

多個等帶寬且相互銜接的不同頻帶的動態(tài)響應(yīng)子信號的相對能量，描述了可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子的動態(tài)響應(yīng)信號在相應(yīng)頻帶中的能量占信號總能量的比率，因而在處理可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配松動故障時的動態(tài)響應(yīng)信號方面具有突出的優(yōu)勢，各個頻帶的相對能量可以表征可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配松動故障特征。

歸一化信息熵可以度量可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子動態(tài)響應(yīng)信號的不規(guī)則性和復(fù)雜性。當(dāng)可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子發(fā)生裝配松動故障時，其動態(tài)響應(yīng)信號中含有較多由于松動而產(chǎn)生的非線性、非平穩(wěn)響應(yīng)信息，響應(yīng)信號能量分布的頻帶展寬，因而各種信號頻率成分越接近等概率分布則其歸一化信息熵越大；而當(dāng)可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配合格時，其動態(tài)響應(yīng)信號中以轉(zhuǎn)子固有頻率等響應(yīng)信息為主，響應(yīng)信號能量分布的頻帶相對集中，因而其概率分布比較確定則其歸一化信息熵較小。所以對于拉桿螺栓預(yù)緊力由小到大的物理變化規(guī)律，歸一化信息熵具有由大到小的一致性變化規(guī)律。根據(jù)歸一化信息熵，轉(zhuǎn)換為可靠度R作為評價指標(biāo)，可以定量評估可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配質(zhì)量，識別可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配松動故障。R值大，表明可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配質(zhì)量好；反之，R值小，表明可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配質(zhì)量差，轉(zhuǎn)子發(fā)生裝配松動故障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配松動故障定量識別方法。該方法通過對可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子動態(tài)響應(yīng)信號計算多個等帶寬且相互銜接的不同頻帶的動態(tài)響應(yīng)子信號的相對能量，然后定義一種能夠用同一尺度量化可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配松動故障的指標(biāo)——歸一化信息熵，根據(jù)所獲得的歸一化信息熵轉(zhuǎn)換為可靠度R作為評價指標(biāo)，定量評估可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配質(zhì)量，識別可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子裝配松動故障。該檢測方法結(jié)果可靠，實時性好，簡單易行，通用性強(qiáng)，適用于現(xiàn)場監(jiān)控可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子的裝配質(zhì)量，提高可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子的運行可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣解決的：

1)對可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子動態(tài)響應(yīng)信號計算多個等帶寬且相互銜接的不同頻帶的動態(tài)響應(yīng)子信號的相對能量；

所述的對可拆卸盤鼓型轉(zhuǎn)子動態(tài)響應(yīng)信號計算多個等帶寬且相互銜接的不同頻帶的動態(tài)響應(yīng)子信號的相對能量，包括以下步驟：

對多個等帶寬且相互銜接的不同頻帶的動態(tài)響應(yīng)子信號X_i(i＝1，2，…，m，m為正整數(shù))分別計算其相對能量值