[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械工頻故障的定性診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010175705.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN111307440B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 瞿雷;張小龍;劉金頌;曹輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00;G01M13/045
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械工頻故障的定性診斷方法，首先在轉(zhuǎn)子故障響應(yīng)敏感截面處相互垂直安裝的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)同步采集多組軸振動(dòng)位移信號(hào)及其對(duì)應(yīng)的鍵相信號(hào)，然后利用二維全息差譜提取振動(dòng)信號(hào)中的純故障工頻分量，最后構(gòu)建工頻對(duì)應(yīng)的二維全息差譜瀑布圖及其特征趨勢(shì)圖來完整描述純故障進(jìn)動(dòng)軌跡特征的變化特點(diǎn)；本發(fā)明能直觀地反映純故障工頻軌跡特征的變化規(guī)律，有效地從故障發(fā)展過程中挖掘差異化信息，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子工頻故障的準(zhǔn)確定性診斷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械工頻故障的定性診斷方法。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)子工頻故障是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最為常見的一類振動(dòng)難題，誘發(fā)該類故障的因素眾多，由于這些不同類型、性質(zhì)的故障所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子振動(dòng)響應(yīng)都表現(xiàn)為以工頻分量為主導(dǎo)故障分量，不同故障的響應(yīng)信號(hào)之間存在著相互疊加、耦合，診斷工程師常常很難對(duì)這些故障進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分。根據(jù)轉(zhuǎn)子振動(dòng)機(jī)理分析，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)工頻故障的原因可以大致概括為兩方面，一方面，轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)在機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)生惡化，引起旋轉(zhuǎn)離心激振力進(jìn)一步增大；另一方面，軸承安裝不良、潤(rùn)滑油缺陷、管道應(yīng)力等問題導(dǎo)致轉(zhuǎn)子-軸承支承系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性發(fā)生劣化。對(duì)于實(shí)際運(yùn)行的機(jī)組，更為復(fù)雜的工頻故障可能是以上兩方面因素共同作用的結(jié)果。眾所周知，設(shè)備故障的類型往往直接決定其故障維修策略與維修代價(jià)。在實(shí)際設(shè)備故障處理過程中，由于無法準(zhǔn)確地對(duì)工頻故障進(jìn)行定性診斷，導(dǎo)致軸承支承系統(tǒng)故障與轉(zhuǎn)子失衡故障相互混淆、或者盲目地使用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)來解決非轉(zhuǎn)子平衡問題等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，誤診、誤修所導(dǎo)致的設(shè)備維修時(shí)間延長(zhǎng)、維修成本增加的情況仍然屢見不鮮。因此，轉(zhuǎn)子工頻故障的準(zhǔn)確定性診斷是實(shí)現(xiàn)其高效處理的基礎(chǔ)與前提。

傳統(tǒng)的診斷方法如FFT、STFT等雖然能夠揭示故障響應(yīng)信號(hào)的主要特征頻率，但它們?nèi)詿o法提取足夠有效的故障信息以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子工頻故障的準(zhǔn)確定性診斷，而如何從設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的振動(dòng)、工藝數(shù)據(jù)中挖掘更豐富的差異化診斷信息是解決該類問題的關(guān)鍵。針對(duì)該問題，國內(nèi)外的研究人員先后提出許多新的轉(zhuǎn)子故障診斷方法，包括全頻譜、形狀及方向指數(shù)、方向功率譜與交叉譜、全息譜等，上述研究通過融合同一軸承截面上、相互垂直安裝的兩個(gè)傳感器采集的轉(zhuǎn)子軸振動(dòng)信號(hào)的幅值、頻率、相位等特征信息，為改善轉(zhuǎn)子工頻故障診斷的準(zhǔn)確性提供了有價(jià)值的診斷信息，但同時(shí)也存在一些不足。以上方法基本上都是以原始振動(dòng)信號(hào)中總的工頻分量為分析對(duì)象，它既包含了純故障響應(yīng)的工頻分量，也包含了初始狀態(tài)(無故障或正常狀態(tài))的工頻分量，而初始工頻分量的混入會(huì)淹沒或干擾純故障響應(yīng)工頻分量所攜帶的一些關(guān)鍵故障信息，不利于差異化信息的提取與表達(dá)。此外，現(xiàn)有大多數(shù)方法主要側(cè)重于單一時(shí)刻的轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)軌跡特征提取，忽視了這些特征隨時(shí)間的變化特點(diǎn)所隱藏的診斷信息，適用于提取與表征這些特征變化規(guī)律的方法也同樣十分匱乏。這些不利因素給轉(zhuǎn)子工頻故障的準(zhǔn)確定性診斷帶來了極大的困擾，嚴(yán)重影響了旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障檢修效率。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械工頻故障的定性診斷方法，有效地從旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障發(fā)展過程中挖掘差異化診斷信息，從而實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)子工頻故障的準(zhǔn)確定性診斷。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械工頻故障的定性診斷方法，包括以下步驟：

1)確定轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障響應(yīng)敏感的軸振動(dòng)位移測(cè)量截面，從故障發(fā)生的時(shí)刻開始，在故障發(fā)展過程中依次選擇k個(gè)狀態(tài)，k＝0,1,2,…,M，同步采集k個(gè)狀態(tài)下測(cè)量截面處相互垂直安裝的X、Y測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)波形及對(duì)應(yīng)的鍵相信號(hào)，并對(duì)采集的振動(dòng)波形完成信號(hào)鍵相截?cái)?，得到多組振動(dòng)信號(hào)樣本x_k(t)、y_k(t)；