[發(fā)明專利]一種轉(zhuǎn)子故障特征提取方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710244866.0
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106989907B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃傳金;宋海軍;職為梅;孟雅俊;雷文平;李凌均;趙靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中州大學(xué)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01H11/06
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏

1.一種轉(zhuǎn)子故障特征提取方法，其特征在于，該提取方法包括以下步驟：

1)檢測轉(zhuǎn)子同一截面上相互垂直的徑向振動信號和轉(zhuǎn)子軸向振動信號，并將其構(gòu)成一個三元旋轉(zhuǎn)信號；

2)根據(jù)三元旋轉(zhuǎn)信號的包絡(luò)特點將三元旋轉(zhuǎn)信號按照旋轉(zhuǎn)速度的順序分解成系列三元信號形式的旋轉(zhuǎn)信號與一個剩余信號之和；

3)將分解得到的三元信號形式的旋轉(zhuǎn)信號從時域變換到頻域，根據(jù)轉(zhuǎn)子振動信號的基頻確定需要融合的三元信號；

4)對確定的三元信號三個振動方向的功率譜進行融合，以得到各三元信號的矢功率譜，并根據(jù)得到的矢功率譜進行轉(zhuǎn)子故障特征提??；

所述步驟2)中的信號分解過程如下：

A.將三元旋轉(zhuǎn)信號w(t)沿Z軸進行投影，得到相應(yīng)的投影信號，

k²＝-1；θ_m＝mπ/M，m＝0，1，…，M；φ_n＝nπ/N，n＝0，1，…，N，M＝N，表示輸入信號投影的個數(shù)；運算符號*表示共軛運算；運算符號.表示卷積運算，q是一個向量的四元數(shù)，q＝0+cos(φ)i+sin(φ)j+0k，φ為向量四元數(shù)在XOY平面內(nèi)與X軸的夾角；

B.確定投影信號最大值對應(yīng)的時刻，并對該時刻的投影信號進行插值運算得到包絡(luò)曲線

C.通過下式計算所有包絡(luò)曲線的局部平均值m(t)，并從原始三元旋轉(zhuǎn)信號w(t)中減去該局部平均值m(t)，得到差值信號；其中，局部平均值m(t)的計算公式為：

D.判斷差值信號是否滿足設(shè)定的迭代終止條件，直至滿足時，將得到的信號作為分解獲取的第一個三元信號形式的旋轉(zhuǎn)信號；

E.從原始三元旋轉(zhuǎn)信號w(t)中減去分解獲取的第一個三元信號形式的旋轉(zhuǎn)信號得到新的待分解信號，若新的待分解信號仍為三元信號形式的旋轉(zhuǎn)信號，則重復(fù)步驟A-D，獲得其他的三元信號形式的旋轉(zhuǎn)信號，直至從待分解信號中分解不出新的三元信號形式的旋轉(zhuǎn)信號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子故障特征提取方法，其特征在于，所述步驟1)構(gòu)成的三元旋轉(zhuǎn)信號w(t)為：

w(t)＝ix(t)+jy(t)+kz(t)

其中x(t)為水平方向上的徑向振動信號，y(t)為垂直方向上的徑向振動信號，z(t)為軸向的振動信號；ijk＝i²＝j(luò)²＝k²＝-1，ij＝k，jk＝i，ki＝j(luò)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子故障特征提取方法，其特征在于，所述步驟D中的迭代終止條件為：

其中，T為信號總的時間長度，d_h(t)＝w_h(t)-m_h(t)，當(dāng)SD在0.2～0.3時，停止本次迭代過程。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子故障特征提取方法，其特征在于，所述步驟3)中需要融合的三元信號的確定過程如下：

按照頻率從高到低的順序?qū)Ψ纸獾玫降娜盘栃问降男D(zhuǎn)信號進行頻域變換，判斷各三元信號形式的旋轉(zhuǎn)信號在三個方向的頻率是否是轉(zhuǎn)子振動信號的基頻占主導(dǎo)成分，若是，則以該三元信號形式的旋轉(zhuǎn)信號的下一個三元信號形式的旋轉(zhuǎn)信號及其之前分離出的三元信號形式的旋轉(zhuǎn)信號作為需要融合的三元信號。