专利名称：转轴振动信号中摩擦故障特征高效提取方法
技术领域：
本发明涉及一种转轴振动信号中摩擦故障特征提取方法。
背景技术：
为了防止蒸汽、压缩空气、润滑油等工作介质外漏，汽轮机、发电机、燃气轮机、压缩机、泵、风机等各类旋转机械在转轴、叶尖和轴承两侧都安装了各类密封，动静部件之间的间隙较小，运行中很容易发生动静部件之间的摩擦。摩擦故障发生后，机组振动会增大，影响机组安全稳定运行，严重时将会导致大轴弯曲、轴瓦碎裂等恶性事故的发生。据不完全统计，国内电力系统汽轮发电机组70%以上的弯轴事故是由于摩擦故障所引起的。摩擦故障的高效监测、分析及诊断方法对于旋转机械的安全运行至关重要。 目前摩擦故障的监测和分析方法主要有(I)热效应法。摩擦发生后转轴表面一周摩擦轻重程度不同，由此会形成温差导致转子出现热变形。监测热变形引起的振动变化量可以帮助分析和判断摩擦故障。这种方法在汽轮发电机组上得到广泛应用。这种方法的有效程度与摩擦轻重程度很有关，故障早期很难准确判断。汽轮发电机组等旋转机械还存在由于其它因素所引起的热变形故障，摩擦和这些因素之间的特征很相似，很难区分开来，从而影响了方法的准确性。(2)时域法。根据波形和轴心轨迹特征判断。在摩擦冲击力作用下，波形上有可能会出现毛刺等现象，轴心轨迹有可能会变得紊乱。摩擦力很大时，上述现象有可能出现，但此时摩擦已经进入了中晚期，丧失了摩擦故障诊断的最佳时机。(3)频谱法。在大的冲击力作用下，系统变为非线性，振动信号中会出现二倍频和三倍频等高频分量，根据振动信号频谱中高频分量的变化可以判断摩擦故障。当摩擦力比较大时，上述频率特征有可能出现。早期摩擦状态下，频率特征不是很明显。(4)力传感器法。在摩擦件的背部安装力传感器，摩擦时力传感器会感受到冲击力信号，由此判断摩擦故障。这种方法主要用于实验室，无法应用于工程实际。在摩擦故障的中、晚期，摩擦特征比较明显，上述方法大多能判断出故障。早期或轻微摩擦时，摩擦力比较小，热变形较小，对转轴振动波形的影响也比较小，波形畸变和频谱等特征并不明显。

发明内容
本发明提出一种转轴振动信号中摩擦故障特征高效提取方法，该方法可以有效地放大早期摩擦故障特征，提高早期摩擦故障的诊断准确率。为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案旋转机械动静摩擦故障特征高效提取方法，包括如下步骤I)在转轴上固定反光条，对准反光条固定的光电传感器用于测量转速脉冲信号；沿轴向方向选择多个监测截面，分别安装涡流传感器，涡流传感器检测转轴振动信号，转轴振动信号记为y(t);转速脉冲信号作为多个测点的转轴振动信号的分析基准；2)将实测转轴振动信号y⑴对时间做两次微分，得到只0
权利要求
1.旋转机械动静摩擦故障特征高效提取方法，其特征在于，包括如下步骤 1)在转轴上固定反光条，对准反光条固定的光电传感器用于测量转速脉冲信号；沿轴向方向选择多个监测截面，分别安装涡流传感器，涡流传感器检测转轴振动信号，转轴振动信号记为y(t);转速脉冲信号作为多个测点的转轴振动信号的分析基准； 2)将实测转轴振动信号y(t)对时间做两次微分，得到
2.根据权利要求I所述的旋转机械动静摩擦故障特征高效提取方法，其特征足，信号分析频率fa≥IOKHz，信号采集频率fs≥2. 56fa，采样周期数L≥8。
全文摘要
本发明公开了转轴振动信号中摩擦故障特征高效提取方法，包括以下步骤沿转轴方向选择多个监测截面，安装涡流传感器监测转轴振动信号y(t)；将实测转轴振动信号对时间连续作两次微分，得到再对二次微分后的信号作毛刺点增强运算，得到Z(t)；计算Z(t)信号的统计特征，得到样本均值、样本方差和去除均值后的信号Z′(t)；计算信号畸变幅度故障程度系数和畸变频率故障程度系数；计算多个周期内畸变幅度和畸变频率故障程度系数的平均值和取两者中的最大值umax作为摩擦故障程度系数，据此判断摩擦故障程度；根据转轴的各测点摩擦故障程度系数，判断摩擦位置。该方法可以有效地放大早期摩擦故障特征，提高早期摩擦故障的诊断准确率。
文档编号G01H17/00GK102759397SQ20121023736
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者李洁, 杨建刚 申请人:东南大学