[發明專利]一種旋轉機械工頻故障的定性診斷方法

有效

• 申請號: 202010175705.2
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111307440B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 瞿雷;張小龍;劉金頌;曹輝
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M13/045
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種旋轉機械工頻故障的定性診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)確定轉子系統故障響應較敏感的軸振動位移測量截面，從故障發生的時刻開始，在故障發展過程中依次選擇k個狀態，k＝0,1,2,…,M，同步采集k個狀態下該測量截面處相互垂直安裝的X、Y測點的振動波形及對應的鍵相信號，并對采集的振動波形完成信號鍵相截斷，得到多組振動信號樣本x_k(t)、y_k(t)；

2)對這些振動信號樣本x_k(t)、y_k(t)依次進行FFT分析，得到初始狀態與多個故障狀態下的頻譜數據X_k(f)、Y_k(f)，通過測點X、Y在某一故障狀態下的頻譜圖確定主導特征分量；在判斷主導特征分量為轉子工頻分量后，采用幅值譜內插校正方法精確計算所有信號樣本中主導特征分量對應的頻率、幅值及相位，如下所示：x_k＝A(k)sin(ωt+α(k))、y_k＝B(k)sin(ωt+β(k))，其中A、B表示X、Y方向上工頻ω對應的總振動幅值；α、β是相應的工頻相位；

3)選擇正常狀態時測點X、Y的主導特征分量作為初始基準值，分別將故障狀態下對應的主導特征分量與之求差，依次得到相應特征頻率處的純故障響應軌跡，也即二維全息差譜；具體為：初始狀態對應的工頻軌跡為：x₀＝A(0)sin(ωt+α(0))、y₀＝B(0)sin(ωt+β(0))，第k個樣本的純故障工頻軌跡表示為：Δx_k＝x_k-x₀＝A_f(k)sin(ωt+α_f(k))、Δy_k＝y_k-y₀＝B_f(k)sin(ωt+β_f(k))，其中：A_f、B_f是X、Y方向上純故障工頻分量的幅值；α_f、β_f是相應的相位，通過上述算式，能夠得到各個故障狀態下工頻ω處的二維全息差譜；

4)根據步驟3)得到的純故障工頻分量特征數據，代入進動軌跡特征計算公式，分別求取各個故障狀態下純故障工頻軌跡的特征值，特征值包括長半軸r_a、短半軸r_b、初相失幅值r₀、初相失相位α₀、橢圓度e、長軸傾斜角θ；長半軸短半軸初相失幅值初相失相位α₀＝arctan(B_fsinβ_f/A_fsinα_f)、橢圓度長軸傾斜角其中：幅值比ε＝B_f/A_f，相位差

5)根據步驟3)、4)得到的純故障工頻分量特征數據及軌跡特征值，分別繪制工頻對應的二維全息差譜瀑布圖及其特征值變化趨勢圖，得到故障發展過程中多個狀態對應的純故障工頻軌跡及其特征的連續變化規律，結合純故障工頻軌跡及其特征的連續變化規律對轉子工頻故障進行定性診斷；

所述的步驟2)中測點X、Y信號的主導故障分量的幅值與其通頻幅值之比大于0.5，故障狀態下X、Y方向上工頻對應的總振動幅值A、B不小于5μm；

所述的步驟5)中純故障工頻軌跡的形狀與傾斜方向不會隨轉子失衡量大小、方位的變化而發生改變，這是區分轉子平衡故障與非平衡故障的關鍵特征。

2.根據權利要求1所述的一種旋轉機械工頻故障的定性診斷方法，其特征在于：所述的步驟1)中轉子軸振動位移及鍵相信號的測量方式為非接觸式測量。